淺析氣體分析儀的各種分析原理

                    淺析氣體(ti) 分析儀(yi) 的各種分析原理 

測量氣體(ti) 分析儀(yi) 的流程分析儀(yi) 表。在很多生產(chan) 過程中，特別是在存在化學反應的生產(chan) 過程中，僅(jin) 僅(jin) 根據溫度、壓力、流量等物理參數進行自動控製常常是不夠的。例如，在合成氨生產(chan) 中，僅(jin) 控製合成塔的溫度、壓力、流量並不能保證zui高的合成率，必須同時分析進氣的化學成分，控製氫氣和氮氣的*比例，才能獲得較高的生產(chan) 率。又如在鍋爐的燃燒控製中除需控製燃料與(yu) 助燃空氣的比例外，還必須在線分析煙道的化學成分，據此改變助燃空氣的供給量，使爐子獲得zui高的熱效率。此外，在排出有害氣體(ti) 的工廠中，也必須采用氣體(ti) 分析儀(yi) 對有害氣體(ti) 進行連續監視，以防止危害工人健康或汙染環境或引起爆炸等惡性事故。由於(yu) 被分析氣體(ti) 的千差萬(wan) 別和分析原理的多種多樣，氣體(ti) 分析儀(yi) 的種類繁多。常用的有熱導式氣體(ti) 分析儀(yi) 、電化學式氣體(ti) 分析儀(yi) 和紅外線吸收式分析儀(yi) 等。

　　1、熱導式氣體(ti) 分析儀(yi)

　　一種物理類的氣體(ti) 分析儀(yi) 表。它根據不同氣體(ti) 具有不同熱傳(chuan) 導能力的原理，通過測定混合氣體(ti) 導熱係數來推算其中某些組分的含量。這種分析儀(yi) 表簡單可靠,適用的氣體(ti) 種類較多,是一種基本的分析儀(yi) 表。但直接測量氣體(ti) 的導熱係數比較困難，所以實際上常把氣體(ti) 導熱係數的變化轉換為(wei) 電阻的變化，再用電橋來測定。熱導式氣體(ti) 分析儀(yi) 的熱敏元件主要有半導體(ti) 敏感元件和金屬電阻絲(si) 兩(liang) 類。半導體(ti) 敏感元件體(ti) 積小、熱慣性小，電阻溫度係數大,所以靈敏度高,時間滯後小。在鉑線圈上燒結珠形金屬氧化物作為(wei) 敏感元件，再在內(nei) 電阻、發熱量均相等的同樣鉑線圈上繞結對氣體(ti) 無反應的材料作為(wei) 補償(chang) 用元件(圖1)。這兩(liang) 種元件作為(wei) 兩(liang) 臂構成電橋電路，即是測量回路。半導體(ti) 金屬氧化物敏感元件吸附被測氣體(ti) 時，電導率和熱導率即發生變化，元件的散熱狀態也隨之變化。元件溫度變化使鉑線圈的電阻變化，電橋遂有一不平衡電壓輸出，據此可檢測氣體(ti) 的濃度。熱導式氣體(ti) 分析儀(yi) 的應用範圍很廣，除通常用來分析氫氣、氨氣、二氧化碳、二氧化硫和低濃度可燃性氣體(ti) 含量外，還可作為(wei) 色譜分析儀(yi) 中的檢測器用以分析其他成分。

　　2、電化學式氣體(ti) 分析儀(yi)

　　一種化學類的氣體(ti) 分析儀(yi) 表。它根據化學反應所引起的離子量的變化或電流變化來測量氣體(ti) 成分。為(wei) 了提高選擇性，防止測量電極表麵沾汙和保持電解液，一般采用隔膜結構。常用的電化學式分析儀(yi) 有定電位電解式和伽伐尼電池式兩(liang) 種。定電位電解式分析儀(yi) (圖2)的工作原理是在電極上施加特定電位，被測氣體(ti) 在電極表麵就產(chan) 生電解作用，隻要測量加在電極上的電位，即可確定被測氣體(ti) *的電解電位，從(cong) 而使儀(yi) 表具有選擇識別被測氣體(ti) 的能力。伽伐尼電池式分析儀(yi) (圖3)是將透過隔膜而擴散到電解液中的被測氣體(ti) 電解，測量所形成的電解電流，就能確定被測氣體(ti) 的濃度。通過選擇不同的電極材料和電解液來改變電極表麵的內(nei) 部電壓從(cong) 而實現對具有不同電解電位的氣體(ti) 的選擇性。

　　3、紅外線吸收式分析儀(yi)

　　根據不同組分氣體(ti) 對不同波長的紅外線具有選擇性吸收的特性而工作的分析儀(yi) 表。測量這種吸收光譜可判別出氣體(ti) 的種類;測量吸收強度可確定被測氣體(ti) 的濃度。紅外線分析儀(yi) 的使用範圍寬，不僅(jin) 可分析氣體(ti) 成分，也可分析溶液成分，且靈敏度較高，反應迅速,能在線連續指示,也可組成調節係統。工業(ye) 上常用的紅外線氣體(ti) 分析儀(yi) 的檢測部分由兩(liang) 個(ge) 並列的結構相同的光學係統組成。

　　一個(ge) 是測量室，一個(ge) 是參比室。兩(liang) 室通過切光板以一定周期同時或交替開閉光路。在測量室中導入被測氣體(ti) 後，具有被測氣體(ti) *波長的光被吸收，從(cong) 而使透過測量室這一光路而進入紅外線接收氣室的光通量減少。氣體(ti) 濃度越高，進入到紅外線接收氣室的光通量就越少;而透過參比室的光通量是一定的，進入到紅外線接收氣室的光通量也一定。因此，被測氣體(ti) 濃度越高，透過測量室和參比室的光通量差值就越大。這個(ge) 光通量差值是以一定周期振動的振幅投射到紅外線接收氣室的。接收氣室用幾微米厚的金屬薄膜分隔為(wei) 兩(liang) 半部，室內(nei) 封有濃度較大的被測組分氣體(ti) ，在吸收波長範圍內(nei) 能將射入的紅外線全部吸收，從(cong) 而使脈動的光通量變為(wei) 溫度的周期變化，再可根據氣態方程使溫度的變化轉換為(wei) 壓力的變化，然後用電容式傳(chuan) 感器來檢測，經過放大處理後指示出被測氣體(ti) 濃度。除用電容式傳(chuan) 感器外，也可用直接檢測紅外線的量子式紅外線傳(chuan) 感器，並采用紅外幹涉濾光片進行波長選擇和配以可調激光器作光源，形成一種嶄全固體(ti) 式紅外氣體(ti) 分析儀(yi) 。這種分析儀(yi) 隻用一個(ge) 光源、一個(ge) 測量室、一個(ge) 紅外線傳(chuan) 感器就能完成氣體(ti) 濃度的測量。此外，若采用裝有多個(ge) 不同波長的濾光盤，則能同時分別測定多組分氣體(ti) 中的各種氣體(ti) 的濃度。