NDIR非色散紅外檢測(cè)技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用于氣體分析的技術(shù),特別是在環(huán)境監(jiān)測(cè)、工業(yè)控制、氣體檢測(cè)等領(lǐng)域。其原理基于氣體分子在特定波長(zhǎng)的紅外輻射下的吸收特性。核心原理是基于不同氣體分子在紅外光譜區(qū)域?qū)t外輻射具有特定吸收特性。氣體分子可以吸收特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的紅外光,當(dāng)紅外光通過(guò)氣體樣品時(shí),不同氣體分子會(huì)吸收不同波長(zhǎng)的紅外光,這種吸收現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致透過(guò)的紅外光強(qiáng)度發(fā)生變化。通過(guò)測(cè)量透過(guò)氣體樣品的紅外光的強(qiáng)度,可以推算出氣體的濃度。
NDIR非色散紅外檢測(cè)的工作原理:
1.紅外光源:NDIR系統(tǒng)通常會(huì)使用一個(gè)穩(wěn)定的紅外光源,發(fā)射出寬光譜的紅外光。
2.光路:紅外光通過(guò)氣體樣品。由于不同氣體分子對(duì)紅外光的吸收特性不同,某些特定波長(zhǎng)的光會(huì)被氣體分子吸收。
3.檢測(cè)器:氣體樣品吸收了紅外光后,剩余的光會(huì)被一個(gè)探測(cè)器(如熱電堆或光電二極管)接收。探測(cè)器的任務(wù)是測(cè)量通過(guò)氣體樣品的剩余紅外光強(qiáng)度。
4.分析計(jì)算:通過(guò)計(jì)算吸收的光強(qiáng)度,可以根據(jù)比爾-朗伯定律(Beer-Lambertlaw)來(lái)推算出氣體的濃度。
部分組成:
1.紅外光源:常用的紅外光源包括氙燈、燈泡、LED等。紅外光源的作用是提供穩(wěn)定的紅外光信號(hào),能夠涵蓋被檢測(cè)氣體的特定吸收波長(zhǎng)。
2.氣體采樣室:氣體采樣室是氣體樣品與紅外光源和探測(cè)器相接觸的區(qū)域。在這一區(qū)域內(nèi),氣體分子將吸收特定波長(zhǎng)的紅外光,導(dǎo)致通過(guò)的光強(qiáng)度發(fā)生變化。
3.光學(xué)濾光片:NDIR系統(tǒng)通常使用光學(xué)濾光片來(lái)選擇特定波長(zhǎng)的紅外光。濾光片的作用是限制紅外光的波長(zhǎng)范圍,確保只有特定的波長(zhǎng)能夠進(jìn)入氣體樣品和檢測(cè)器。
4.探測(cè)器:探測(cè)器的任務(wù)是接收經(jīng)過(guò)氣體樣品后的紅外光,并將其轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。常用的探測(cè)器有熱電堆探測(cè)器、光電二極管、光電倍增管等。
5.信號(hào)處理系統(tǒng):探測(cè)器將紅外光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后,信號(hào)處理系統(tǒng)會(huì)對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大、濾波和處理,最終得出氣體濃度的數(shù)值。
優(yōu)點(diǎn):
1.高選擇性:由于不同氣體分子吸收紅外光的波長(zhǎng)不同,NDIR技術(shù)具有較強(qiáng)的氣體選擇性。只要選擇合適的波長(zhǎng),系統(tǒng)就可以精確檢測(cè)特定氣體。
2.無(wú)損檢測(cè):NDIR技術(shù)是基于光學(xué)原理進(jìn)行測(cè)量,不會(huì)對(duì)氣體樣品造成任何破壞,適用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
3.高靈敏度和高精度:NDIR技術(shù)具有較高的靈敏度,能夠檢測(cè)到非常低濃度的氣體變化,并提供高精度的檢測(cè)結(jié)果。
4.長(zhǎng)壽命和低維護(hù):由于沒(méi)有活動(dòng)部件,NDIR系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性較高,使用壽命長(zhǎng),維護(hù)成本較低。
5.無(wú)需頻繁校準(zhǔn):NDIR系統(tǒng)通常能夠在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)維持較高的穩(wěn)定性,不需要頻繁校準(zhǔn)。
NDIR非色散紅外檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域:
1.環(huán)境監(jiān)測(cè):廣泛應(yīng)用于空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)、溫室氣體排放監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。例如,二氧化碳、甲烷、氨氣等氣體的檢測(cè)常常采用NDIR技術(shù)。
2.工業(yè)控制:在石油化工、電力、冶金等工業(yè)領(lǐng)域,被用于監(jiān)測(cè)氣體濃度,確保設(shè)備運(yùn)行安全。尤其在高溫、高壓的環(huán)境中,NDIR傳感器能夠提供穩(wěn)定的檢測(cè)結(jié)果。
3.汽車(chē)排放檢測(cè):被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)尾氣排放檢測(cè),尤其是在檢測(cè)一氧化碳、二氧化碳和氮氧化物等污染物時(shí),NDIR傳感器能夠提供精確的濃度數(shù)據(jù)。
4.醫(yī)療應(yīng)用:還可以用于醫(yī)療領(lǐng)域,特別是在呼吸氣體分析、麻醉氣體監(jiān)測(cè)等方面,NDIR傳感器能夠監(jiān)測(cè)患者體內(nèi)的氣體濃度。
5.氣體泄漏檢測(cè):在危險(xiǎn)氣體的泄漏檢測(cè)中,NDIR傳感器具有快速響應(yīng)和高靈敏度,能夠在泄漏初期及時(shí)發(fā)現(xiàn)氣體濃度變化。
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