Ikke-dispersiv infrarød analysator

En ikke-dispersiv infrarød sensor (NDIR ) er en simpel  spektroskopisk sensor , der ofte bruges som gasdetektor . Det kaldes ikke-dispersivt, fordi det ikke indeholder en enhed, der nedbryder strålingsspektret - en dispersiv enhed, for eksempel et prisme, der bruges i spektrografer [1] .

Sådan virker det

Hovedkomponenterne i en ikke-dispersiv gasanalysator er en infrarød kilde , et prøvekammer, et lysfilter og en infrarød detektor. Infrarød stråling ledes gennem prøvekammeret til detektoren. Et lysfilter er installeret foran detektoren eller foran kammeret med prøven , som absorberer hele spektret, med undtagelse af de bølgelængder, der er i stand til at absorbere molekylerne i den gas, der bestemmes.

Parallelt placeres en parallel optisk kanal, hvori der er et andet kammer med en referencegas, der ikke absorberer i den infrarøde del af spektret, normalt med nitrogen . Den gas, der undersøges i prøvekammeret, forårsager absorption af visse bølgelængder, der er iboende i denne gass natur i overensstemmelse med Bouguer-Lambert-Beer-loven . Dæmpningen af ​​denne stråling måles af en infrarød detektor, og koncentrationen af ​​den undersøgte gas i gasblandingen bestemmes af graden af ​​absorption.

Ideelt set absorberer molekyler af andre gasser ikke lys ved absorptionsbølgelængderne af den undersøgte gas og reducerer ikke mængden af ​​lys, der når detektoren, dog en vis krydsfølsomhed (indflydelse på målingen af ​​koncentrationen af ​​gassen af ​​interesse for andre gasser i gasblandingen) er uundgåelig [2] .

Den infrarøde strålingsflux gøres normalt diskontinuerlig eller moduleres ved hjælp af obturatorer , således at termiske infrarøde baggrundssignaler kan trækkes fra det målte optiske signal [3] .

Ikke-dispersive infrarøde analysatorer findes ofte i HVAC -systemer .

Konfigurationer med flere filtre monteret på forskellige detektorer eller på en roterende tromle tillader samtidige målinger ved flere udvalgte bølgelængder.

Gasser og deres bølgelængder

• Oxygen (O2 ) -  0,763 µm [4] .
• Kuldioxid (CO 2  - 4,26 mikron [5] ; 2,7 mikron, også 13 mikron [4] .
• Kulilte  - 4,67 mikron [5] ; 1,55 µm; 2,33 µm; 4,6 µm; 4,8 µm, 5,9 µm [4] .
• Nitrogenoxid (II) (NO)  - 5,3 mikron, NO 2 reduceres til NO, hvorefter de måles sammen som NOx; NO absorberer også ultraviolet stråling ved 195-230 nm, NO 2 måles ved 350-450 nm [6] i tilfælde hvor koncentrationen af ​​NO 2 vides at være lav, sidstnævnte ignoreres ofte og kun NO måles; også ved 1,8 µm [4] .
• Nitrogenoxid (II) (N02 ) )  - 6,17-6,43 mikron; 15,4-16,3 µm; 496 nm (UV) [4] .
• Nitrogenoxid (IV) (N 2 )  - 7,73 mikron (der er krydsfølsomhed med NO 2 og SO 2 ) [7] [5] ; 1,52 µm; 4,3 µm; 4,4 µm, også omkring 8 µm [4] .
• Salpetersyre (HNO 3 )  - 5,81 µm [4] .
• Ammoniak (NH3 )  - 2,25 mikrometer, 3,03 mikrometer; 5,7 µm [4] .
• Hydrogensulfid (H 2 S)  - 1,57 mikron, 3,72 mikron, 3,83 mikron [4] .
• (S02 ) - 7,35  µm; 19,25 µm [4] .
• Hydrogenfluorid (HF)  - 1,27 mikron; 1,33 µm [4] .
• Hydrogenchlorid (HCl)  - 3,4 mikron [4] .
• Hydrogenbromid (HBr)  - 1,34 mikron; 3,77 µm [4] .
• Hydrogenjod (HI)  - 4,39 µm [4] .
• Kulbrinter  - 3,3-3,5 µm, CH-binding vibrationer [5] .
• (CH4 )  - 3,33 µm, 7,91 (±0,16) µm kan også anvendes [ 8 ] ; 1,3 µm; 1,65 µm; 2,3 µm; 3,2-3,5 µm; omkring 7,7 µm [4] .
• Acetylen (C2H2 ) - 3,07  µm [ 4 ] .
• Propan (C3H8 ) - 1,68 mikron  ; 3,3 µm [4] .
• Chlormethan (CH 3 Cl)  - 3,29 µm [4] .
• Vand ( H2O )  - 1,94 mikron; 2,9 µm (CO 2 krydsfølsomhed ) [5] , 5,78±0,18 µm kan også bruges til at eliminere CO 2 krydsfølsomhed [8] , 1,3 µm; 1,4 µm; 1,8 µm [4] .
• Ozon (O 3 )  - 9,0 µm [5] , også 254 nm (UV) [4] .
• Hydrogenperoxid (H 2 O 2 )  - 7,79 µm [4] .
• Blandinger af lavere alkoholer  - 9,5 ± 0,45 mikron [8] .
• Formaldehyd (HCHO)  - 3,6 mikron [4] .
• Myresyre (HCOOH)  - 8,98 mikron [4] .
• Carbonylsulfid (COS)  - 4,87 µm [4] .

Noter

1. ↑ Dispersive bølger . University of Saskatchewan . Akira Hirose. Hentet 9. maj 2016. Arkiveret fra originalen 4. april 2009. (ubestemt)
2. ↑ NDIR-gassensorlyskilder (ikke tilgængeligt link) . Internationale lysteknologier . Hentet 9. maj 2016. Arkiveret fra originalen 5. december 2012. (ubestemt) 
3. ↑ Seitz, Jason; Tong, Chenan. SNAA207 - LMP91051 NDIR CO2 - gasdetektionssystem  . - Texas Instruments, 2013.
4. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Håndbog i gassensormaterialer: egenskaber, fordele og mangler ... - Ghenadii - Google Korotc
5. ↑ 1 2 3 4 5 6 Optiske filtre åbner op for nye anvendelser for MWIR, LWIR-systemer | funktioner | juli 2014 | Fotonik spektre . Hentet 17. september 2017. Arkiveret fra originalen 23. februar 2018. (ubestemt)
6. ↑ Arkiveret kopi (link ikke tilgængeligt) . Hentet 17. september 2017. Arkiveret fra originalen 16. september 2017. (ubestemt) 
7. ↑ Kontinuerlig infrarød analyse af N2O i forbrændingsprodukter  (engelsk)  // JAPCA : journal. — Bd. 39 . - s. 721-726 . - doi : 10.1080/08940630.1989.10466559 .
8. ↑ 1 2 3 Arkiveret kopi (link utilgængeligt) . Hentet 17. september 2017. Arkiveret fra originalen 24. februar 2018. (ubestemt) 

Links

• NDIR-gassensorer forklaret , The Gas Detector Encyclopedia, Edaphic Scientific Knowledge Base
• NDIR-gassensorlampevalg Noter til applikation
• NDIR-teknologi til benzinudstødning
• NDIR-detektorer for CO&CO 2 i forbrændingsmotorens udstødning