Слайды 75-76. Оптические газоанализаторы

 

Принцип действия оптических  ГА основан на явлении избирательного поглощения анализируемым компонентом энергии излучения определенной длины волны, причем интенсивность этого поглощения зависит от концентрации анализируемого компонента в АГС. Эта зависимость описывается законом Бугера - Ламберта – Бера

                                                                                                 

где I_0λ, I_λ – интенсивность монохроматического излучения с длиной волны λ на

входе в поглощающий слой газа и после прохождения через него соответствен-

но;

       ε_λ – коэффициент поглощения излучения определяемым компонентом на

длине волны λ;  

       С – концентрация определяемого компонента в газовой смеси;

       L – толщина поглощающего слоя.

Произведение ε_λс L называется оптической плотностью D_λ:

                                                                                             

Каждый газ характеризуется определенным спектром поглощения. Газы, содержащие в своем составе два и более разнородных атомов, такие как CO, CO₂, CH₄, NH₃, C₂H₂ имеют спектры поглощения в инфракрасной (ИК) области.

Для использования этого метода измерения необходимо, чтобы определяемый компонент имел спектр поглощения, отличающийся от спектров поглощения других компонентов анализируемой смеси. Лежащие в ИК-области спектры поглощения CO, CO₂, CH₄, NH₃ частично перекрываются; тем не менее можно выделить длины волн, на которых имеет место селективное поглощение ИК-излучения этими компонентами, что позволяет измерять их концентрацию в многокомпонентных АГС. В качестве источников излучения инфракрасных ГА используются нихромовые излучатели, нагретые до 700 – 800 ⁰С. Приемниками излучения служат батареи термопар или терморезисторов, фоторезисторы или конденсаторные микрофоны. Источником 1 создается постоянное излучение, которое с помощью вращающегося диска с отверстиями (обтюратора) 2 и светофильтра 3 преобразуется в пульсирующее монохроматическое излучение. Определяемый компонент, находящийся в камере 4, поглощает излучение, при этом в камере возникают пульсации температуры, а следовательно, и давления. Эти пульсации воспринимаются микрофонным чувствительным элементом 5, представляющим собой конденсатор, образованный подвижной мембраной и неподвижной пластиной. Под действием давления мембрана перемещается, вызывая из-за колебаний зазора δ изменение емкости конденсатора С.

Используемые в промышленности оптико-акустические ГА, как правило, представляют собой дифференциальные двухлучевые схемы и имеют две кюветы: измерительную, через которую прокачивается АГС, и сравнительную, которая заполняется вспомогательной газовой смесью. В нее входят какой-либо не поглощающий ИК-излучение газ и неопределяемые компоненты АГС со средними значениями концентраций. ИК-излучение (2 – 8 мкм)  поступает в измерительную и сравнительную камеры через фильтровые камеры, служащие для уменьшения влияния на результаты измерения неопределяемых компонентов, полосы поглощения которых частично перекрываются с полосой поглощения определяемого компонента. Они заполняются этими компонентами, причем их концентрация должна быть больше их возможной концентрации в АГС. Если определяемый компонент отсутствует в АГС, поглощение импульсного ИК-излучения в обеих камерах будет одинаково. При появлении в АГС определяемого компонента он поглощает часть энергии излучения, проходящего через измерительную камеру, в результате чего в конденсаторном микрофоне возникают колебания, частота которых составляет несколько герц.

Оптико-акустические ГА используются для измерения в многокомпонентных смесях концентраций СО, СО₂, СН₄, С₂Н₂, С₃Н₆ и др. Диапазоны измерений этих анализаторов от 0 – 0,1 до 0 – 100% об. Классы точности 2,5 -10 (в зависимости от диапазона измерений).

 

⇐ Предыдущая15161718192021222324Следующая ⇒

Поделиться: