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在食品、發(fā)酵、化工等生產(chǎn)過(guò)程中，氣體成分含量的分析控制具有十分重要的意義。例如，在發(fā)酵過(guò)程中，通過(guò)對(duì)所釋放氣體的成分分析，可以了解菌體細(xì)胞的代謝活曲通過(guò)測(cè)量歷排出的co2量可反映菌量濃度。還可通過(guò)測(cè)定co2釋放量和耗氧量的比值來(lái)獲得“呼吸商”(反映茵體細(xì)胞生理特性交化的重要參數(shù))。此外還可通過(guò)某些氣體成分含量的分抓來(lái)估計(jì)生產(chǎn)量，或者為建立數(shù)學(xué)模型、實(shí)現(xiàn)在線優(yōu)化控制等提供必要的條件。又如，在鍋爐燃燒控制中，隨著燃料成分的變化，所需助燃?xì)怏w的供給量也應(yīng)相應(yīng)變化，若固定不變地控制燃料與助燃空氣的比例，往往并不能得到最好的燃燒效果。因此，有必要不斷分橋煙道氣的化學(xué)成分，以隨時(shí)改變助燃?xì)怏w的供給量，使燃燒爐獲得最高的抉效率。
此外，為了保證操作人員和設(shè)備的安全，對(duì)易燃易爆、有毒氣體等也必須用分析儀表進(jìn)行走續(xù)監(jiān)測(cè)報(bào)警。
氣體成份分析區(qū)表種類(lèi)繁多，如紅外氣體分析儀、氧化鉛氧分析儀、抉磁氧分析儀、熱導(dǎo)式氣體分析儀和氣體檢測(cè)儀等。
二、紅外線氣體分析儀
近20年來(lái)，紅外技術(shù)已成為一門(mén)迅速發(fā)展的新興技術(shù)。它已廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。紅外線氣體分析儀，就是利用紅外吸收原理制成的一種物理式分析器，它已成為成份分析儀目的一個(gè)重要分支。由于它具有靈敏度高、量程寬、選擇性好、對(duì)非待測(cè)組分抗干擾能力強(qiáng)、測(cè)量準(zhǔn)確度高、滯后小等優(yōu)點(diǎn)而得到了廣泛的應(yīng)用。
1． 紅外輻射的特征
紅外線是一種電磁波，其波長(zhǎng)范圍在0．76—420um之間。從電磁波譜中可知紅外輻射是波長(zhǎng)位于可見(jiàn)光與微波之間的一種不可見(jiàn)光。與所有電磁波一樣，紅外輻射也具有反射、折射、放肘、干涉、吸收等性質(zhì)。因此，當(dāng)紅外輻射通過(guò)介質(zhì)時(shí)，能夠某些分子和原于所吸收，吸收的波帶取決于分子或原子的結(jié)構(gòu)。在紅外線氣體成份分?jǐn)D儀中，主要利用1—25um之間的—段光譜。
由于各種氣體的分子本身都具有特定的振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，只有在紅外線光譜的頻率與氣體分子本身的特定頻率相同時(shí)，這種氣體分子才能吸收紅外光譜箱射能。該分子吸收輻射能后，可部分地轉(zhuǎn)化為熱能，使溫度升高。因此可利用熱敏電阻、熱電堆等各種溫度鍍感元件，作為接收元件來(lái)測(cè)量紅外輻射的大小。這就是利用紅外線進(jìn)行戊份分析的基礎(chǔ)之一。但是由兩個(gè)相同原子組成雙原子分子結(jié)構(gòu)的氣體，如N2、o2、 H2、cl2及各種惰性氣體如He、Ne、Ar等，它們不吸收1—25um波長(zhǎng)范圍的紅外輻肘能。所以工業(yè)紅外線氣體分析儀不能用來(lái)分析這類(lèi)氣體。
工業(yè)紅外線氣體分析儀主要用來(lái)分析co、co2、cH4、c2H2、NH3、c2H5oH、c2H4、c2H6、c3h6、c3H8及水蒸汽等，其中最常分析的一些氣體如co、co2、cH4、c2H2、c2H4、的紅外吸收光譜。
綜上所述紅外線氣體分析的工作原理是基于某些氣體對(duì)不同波長(zhǎng)的紅外輻射能具有選擇性吸收的特性當(dāng)紅外線通過(guò)混合氣體時(shí)，氣體中的待測(cè)組分吸收紅外線的輻射脈使整個(gè)混合氣體因受熱而引起溫度和壓力的增加這種溫度和壓力的變化，與被測(cè)組分的濃度有關(guān)。若把這種變化轉(zhuǎn)換成便于測(cè)量的信號(hào)(如電容量變化)，就可確定待測(cè)組分的濃度。
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