微流量紅外氣體分析器的原理結(jié)構(gòu)如圖。
1-毛細管氣流通道,2-第二層接收氣室,3-微流量傳感器,4-測量氣室,
5-切光片,6-切光片馬達,7-紅外光源,8-反射鏡,9-光學(xué)窗口,
10-可調(diào)滑片,11-第一層接收氣室,12-第三層接收氣室
紅外光源7被加熱到600℃時發(fā)射出紅外線,由切光片5調(diào)制成頻率為25/3Hz的間斷光束,經(jīng)測量氣室4進入檢測器的接收氣室。
接收氣室由填充了待測組分的多層串聯(lián)氣室組成,第一層吸收紅外輻射波帶中間位置的能量,第二層吸收邊界能量,二者之間通過微流量傳感器3連接在一起。當(dāng)切光片處于“接通”位置時,第一層接收氣室11填充的待測組分吸收紅外輻射能量后,受熱膨脹,壓力增大,氣流經(jīng)毛細管通道流向第二層接收氣室2;當(dāng)切光片處于“遮斷”位置時,第一層氣室填充氣體冷卻收縮,壓力減小,第二層氣室的氣流經(jīng)毛細管通道反向流回第一層氣室。切光片交替通斷,氣流往返流經(jīng)微流量傳感器,便在檢測器電橋兩端產(chǎn)生了交流信號,信號幅度大小與流經(jīng)傳感器的氣體流量成正比,而與待測組分的濃度成反比。
微流量傳感器中有兩個被加熱到大約120℃的鎳格柵,這兩個鎳格柵電阻和兩個輔助電阻形成惠斯通電橋。脈沖氣流反復(fù)流經(jīng)微流量傳感器,導(dǎo)致鎳格柵電阻阻值發(fā)生變化。
接收氣室采用串聯(lián)型結(jié)構(gòu)是為了消除干擾組分對測量結(jié)果的影響。在接收氣室中,除填充待測組分外,還根據(jù)被測氣體的組成填充一定比例的干擾組分。干擾組分在第一、二兩層氣室中對紅外輻射的吸收,產(chǎn)生的壓力作用方向相反,相互抵消。在ULTRAMAT23產(chǎn)品中,還設(shè)有第三層接收氣室12,其功能是延長二層氣室的光程長度,吸收紅外輻射邊緣能量,并可通過滑片調(diào)整三層氣室的透光孔徑大小,改變紅外吸收,最大限度地減少某個干擾組分的影響,作用相當(dāng)于一個可調(diào)光錐。
。1)雙光路的微流量紅外氣體分析器穩(wěn)定性好,可以在線使用。
(2)靈敏度高,可以分析微量氣體。
。3)檢測器結(jié)構(gòu)簡單,成本低廉。
。4)檢測器可以串聯(lián)使用,適合同時分析多種組分。
。5)檢測器不怕振動,振動對儀器測量無影響。