Nedisperzní infračervený analyzátor
Nedisperzní infračervený senzor (NDIR ) je jednoduchý spektroskopický senzor často používaný jako detektor plynu . Nedisperzní se nazývá, protože neobsahuje zařízení, které rozkládá spektrum záření - disperzní zařízení, například hranol používaný ve spektrografech [1] .
Jak to funguje
Hlavními součástmi nedisperzního analyzátoru plynů jsou infračervený zdroj , vzorková komora, světelný filtr a infračervený detektor. Infračervené záření je nasměrováno skrz vzorkovou komoru do detektoru. Před detektorem nebo před komorou se vzorkem je instalován světelný filtr , který absorbuje celé spektrum s výjimkou vlnových délek, které jsou schopny absorbovat molekuly stanovovaného plynu.
Paralelně je umístěn paralelní optický kanál, ve kterém je další komora s referenčním plynem, který neabsorbuje v infračervené části spektra, obvykle s dusíkem . Zkoumaný plyn ve vzorkové komoře způsobuje absorpci určitých vlnových délek, které jsou vlastní povaze tohoto plynu v souladu s Bouguer-Lambert-Beerovým zákonem . Útlum tohoto záření je měřen infračerveným detektorem a podle stupně absorpce je určena koncentrace studovaného plynu ve směsi plynů.
V ideálním případě molekuly jiných plynů neabsorbují světlo na vlnových délkách absorpce studovaného plynu a nesnižují množství světla dopadajícího na detektor, nicméně určitá křížová citlivost (vliv na měření koncentrace zájmového plynu ostatní plyny ve směsi plynů) je nevyhnutelný [2] .
Tok infračerveného záření se obvykle provádí přerušovaně nebo moduluje pomocí obturátorů , takže tepelné infračervené signály pozadí lze odečíst od měřeného optického signálu [3] .
Nedisperzní infračervené analyzátory se často nacházejí v systémech HVAC .
Konfigurace s více filtry namontovanými na různých detektorech nebo na rotujícím bubnu umožňují současná měření na několika vybraných vlnových délkách.
Plyny a jejich vlnové délky
- Kyslík (02 ) - 0,763 um [ 4 ] .
- Oxid uhličitý (CO 2 - 4,26 mikronů [5] ; 2,7 mikronů, také 13 mikronů [4] .
- Oxid uhelnatý - 4,67 mikronů [5] ; 1,55 um; 2,33 um; 4,6 um; 4,8 um, 5,9 um [4] .
- Oxid dusnatý (II) (NO) - 5,3 mikronů, NO 2 je redukován na NO, poté jsou společně měřeny jako NOx; NO také absorbuje ultrafialové záření při 195-230 nm, NO 2 se měří při 350-450 nm [6] v případech, kdy je známo, že koncentrace NO 2 je nízká, tato je často ignorována a měří se pouze NO; také při 1,8 µm [4] .
- Oxid dusnatý (II) (NO 2 )) - 6,17-6,43 mikronů; 15,4–16,3 µm; 496 nm (UV) [4] .
- Oxid dusnatý (IV) (N 2 ) - 7,73 mikronů (existuje křížová citlivost s NO 2 a SO 2 ) [7] [5] ; 1,52 um; 4,3 um; 4,4 µm, také asi 8 µm [4] .
- Kyselina dusičná (HNO3 ) - 5,81 µm [ 4 ] .
- Amoniak (NH3 ) - 2,25 mikronů, 3,03 mikronů; 5,7 um [4] .
- Sirovodík (H 2 S) - 1,57 mikronů, 3,72 mikronů, 3,83 mikronů [4] .
- (S02 ) - 7,35 um; 19,25 um [4] .
- Fluorovodík (HF) - 1,27 mikronů; 1,33 um [4] .
- Chlorovodík (HCl) - 3,4 mikronů [4] .
- bromovodík (HBr) - 1,34 mikronů; 3,77 um [4] .
- Jodovodík (HI) - 4,39 um [4] .
- Uhlovodíky - 3,3-3,5 µm, vibrace vazby C-H [5] .
- (CH4 ) - 3,33 um, 7,91 (±0,16) um lze také použít [ 8 ] ; 1,3 um; 1,65 um; 2,3 um; 3,2-3,5 um; asi 7,7 µm [4] .
- Acetylen (C2H2 ) - 3,07 um [ 4 ] .
- Propan (C3H8 ) - 1,68 mikronů ; 3,3 µm [4] .
- Chlormethan ( CH3CI ) - 3,29 um [4] .
- Voda ( H20 ) - 1,94 mikronů; 2,9 µm (křížová citlivost na CO 2 ) [5] , 5,78±0,18 µm lze také použít k odstranění zkřížené citlivosti na CO 2 [8] , 1,3 µm; 1,4 um; 1,8 um [4] .
- Ozon (O 3 ) - 9,0 µm [5] , také 254 nm (UV) [4] .
- Peroxid vodíku (H202 ) - 7,79 µm [ 4 ] .
- Směsi nižších alkoholů - 9,5 ± 0,45 mikronů [8] .
- Formaldehyd (HCHO) - 3,6 mikronů [4] .
- Kyselina mravenčí (HCOOH) - 8,98 mikronů [4] .
- Karbonylsulfid (COS) - 4,87 um [4] .
Poznámky
- ↑ Disperzní vlny . University of Saskatchewan . Akira Hirose. Získáno 9. května 2016. Archivováno z originálu dne 4. dubna 2009. (neurčitý)
- ↑ Světelné zdroje senzoru plynu NDIR (nedostupný odkaz) . Mezinárodní světelné technologie . Získáno 9. května 2016. Archivováno z originálu 5. prosince 2012. (neurčitý)
- ↑ Seitz, Jason; Tong, Chenan. SNAA207 - LMP91051 Systém detekce plynů CO2 NDIR . — Texas Instruments, 2013.
- ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Příručka materiálů pro senzory plynu: Vlastnosti, výhody a nedostatky ... - Ghenadii Korotcenkov
- ↑ 1 2 3 4 5 6 Optické filtry otevírají nová použití pro systémy MWIR, LWIR | vlastnosti | července 2014 | Spektra fotoniky . Získáno 17. září 2017. Archivováno z originálu 23. února 2018. (neurčitý)
- ↑ Archivovaná kopie (odkaz není dostupný) . Získáno 17. září 2017. Archivováno z originálu 16. září 2017. (neurčitý)
- ↑ Kontinuální infračervená analýza N2O v produktech spalování (anglicky) // JAPCA : journal. — Sv. 39 . - str. 721-726 . - doi : 10.1080/08940630.1989.10466559 .
- ↑ 1 2 3 Archivovaná kopie (odkaz není k dispozici) . Získáno 17. září 2017. Archivováno z originálu 24. února 2018. (neurčitý)
Odkazy