氣體分析儀原理以及種類(lèi)

原理

主要利用氣體傳感器來(lái)檢測環(huán)境中存在的氣體種類(lèi)，氣體傳感器是用來(lái)檢測氣體的成份和含量的傳感器。般認為，氣體傳感器的定義是以檢測目標為分類(lèi)基礎的，也就是說(shuō)，凡是用于檢測氣體成份和濃度的傳感器都稱(chēng)作氣體傳感器，不管它是用物理方法，還是用化學(xué)方法。比如，檢測氣體流量的傳感器不被看作氣體傳感器，但是熱導式氣體分析儀卻屬于重要的氣體傳感器，盡管它們有時(shí)使用大體致的檢測原理

種類(lèi)

熱導式

種物理類(lèi)的氣體分析儀表。它根據不同氣體具有不同熱傳導能力的原理，通過(guò)測定混合氣體導熱系數來(lái)

推算其中某些組分的含量。這種分析儀表簡(jiǎn)單可靠,適用的氣體種類(lèi)較多,是種基本的分析儀表。但直接測量氣體的導熱系數困難，所以實(shí)際上常把氣體導熱系數的變化轉換為電阻的變化，再用電橋來(lái)測定。熱導式氣體分析儀的熱敏元件主要有半導體敏感元件和金屬電阻絲兩類(lèi)。半導體敏感元件體積小、熱慣性小，電阻溫度系數大,所以靈敏度,時(shí)間滯后小。在鉑線(xiàn)圈上燒結珠形金屬氧化物作為敏感元件，再在內電阻、發(fā)熱量均相等的同樣鉑線(xiàn)圈上繞結對氣體無(wú)反應的材料作為補償用元件。這兩種元件作為兩臂構成電橋電路，即是測量回路。半導體金屬氧化物敏感元件吸附被測氣體時(shí)，電導率和熱導率即發(fā)生變化，元件的散熱狀態(tài)也隨之變化。元件溫度變化使鉑線(xiàn)圈的電阻變化，電橋遂有不平衡電壓輸出，據此可檢測氣體的濃度。熱導式氣體分析儀的應用范圍很廣，除通常用來(lái)分析氫氣、氨氣、二氧化碳、二氧化硫和低濃度可燃性氣體含量外，還可作為色譜分析儀中的檢測器用以分析其他成分。 [1]

熱磁式

熱磁式氧分析儀

其原理是利用煙氣組分中氧氣的磁化率特別這物理特性來(lái)測定煙氣中含氧量。氧氣為順磁性氣體（氣體能被磁場(chǎng)所吸引的稱(chēng)為順磁性氣體），在不均勻磁場(chǎng)中受到吸引而流向磁場(chǎng)較強處。在該處設有加熱絲，使此處氧的溫度升而磁化率下降，因而磁場(chǎng)吸引力減小，受后面磁化率較的未被加熱的氧氣分子推擠而排出磁場(chǎng)，由此成“熱磁對流"或“磁風(fēng)"現象。在定的氣樣壓力、溫度和流量下，通過(guò)測量磁風(fēng)大小就可測得氣樣中氧氣含量。由于熱敏元件（鉑絲）既作為不平衡電橋的兩個(gè)橋臂電阻，又作為加熱電阻絲，在磁風(fēng)的作用下出現溫度梯度，即氣側橋臂的溫度低于出氣側橋臂的溫度。不平衡電橋將隨著(zhù)氣樣中氧氣含量的不同，輸出相應的電壓值。

熱磁式氧分析儀具有結構簡(jiǎn)單、便于制和調整等優(yōu)點(diǎn)。

電化學(xué)式

種化學(xué)類(lèi)的氣體分析儀表。它根據化學(xué)反應所引起的離子量的變化或電流變化來(lái)測量氣體成分。為了提選擇性，防止測量電表面沾污和保持電解液性能，般采用隔膜結構。常用的電化學(xué)式分析儀有定電位電解式和伽伐尼電池式兩種。定電位電解式分析儀的作原理是在電上施加特定電位，被測氣體在電表面就產(chǎn)生電解作用，只要測量加在電上的電位，即可確定被測氣體*的電解電位，從而使儀表具有選擇識別被測氣體的能力。伽伐尼電池式分析儀是將透過(guò)隔膜而擴散到電解液中的被測氣體電解，測量所形成的電解電流，就能確定被測氣體的濃度。通過(guò)選擇不同的電材料和電解液來(lái)改變電表面的內電壓從而實(shí)現對具有不同電解電位的氣體的選擇性。 [2]

紅外線(xiàn)吸收式

根據不同組分氣體對不同波長(cháng)的紅外線(xiàn)具有選擇性吸收的特性而作的分析儀表。測量這種吸收光譜可判別出氣體的種類(lèi)；測量吸收強度可確定被測氣體的濃度。紅外線(xiàn)分析儀的使用范圍寬，不僅可分析氣體成分，也可分析溶液成分，且靈敏度較，反應迅速,能在線(xiàn)連續示,也可組成調節系統。業(yè)上常用的紅外線(xiàn)氣體分析儀的檢測分由兩個(gè)并列的結構相同的光學(xué)系統組成。

個(gè)是測量室，個(gè)是參比室。兩室通過(guò)切光板以定周期同時(shí)或交替開(kāi)閉光路。在測量室中導入被測氣體后，具有被測氣體*波長(cháng)的光被吸收，從而使透過(guò)測量室這光路而入紅外線(xiàn)接收氣室的光通量減少。氣體濃度越，入到紅外線(xiàn)接收氣室的光通量就越少；而透過(guò)參比室的光通量是定的，入到紅外線(xiàn)接收氣室的光通量也定。因此，被測氣體濃度越，透過(guò)測量室和參比室的光通量差值就越大。這個(gè)光通量差值是以定周期振動(dòng)的振幅投射到紅外線(xiàn)接收氣室的。接收氣室用幾微米厚的金屬薄膜分隔為兩半，室內封有濃度較大的被測組分氣體，在吸收波長(cháng)范圍內能將射入的紅外線(xiàn)吸收，從而使脈動(dòng)的光通量變?yōu)闇囟鹊闹芷谧兓?，再可根據氣態(tài)方程使溫度的變化轉換為壓力的變化，然后用電容式傳感器來(lái)檢測，經(jīng)過(guò)放大處理后示出被測氣體濃度。除用電容式傳感器外，也可用直接檢測紅外線(xiàn)的量子式紅外線(xiàn)傳感器，并采用紅外干涉濾光片行波長(cháng)選擇和配以可調激光器作光源，形成種嶄新的固體式紅外氣體分析儀。這種分析儀只用個(gè)光源、個(gè)測量室、個(gè)紅外線(xiàn)傳感器就能成氣體濃度的測量。此外，若采用裝有多個(gè)不同波長(cháng)的濾光盤(pán)，則能同時(shí)分別測定多組分氣體中的各種氣體的濃度。

與紅外線(xiàn)分析儀原理相似的還有紫外線(xiàn)分析儀、光電比色分析儀等，在業(yè)上也用得較多。

非分散紅外分析

非分散紅外分析同時(shí)采用窄帶濾光片和氣體過(guò)濾相關(guān)法兩種非色散光譜分析術(shù)結合，適合于氣體不同的測量范圍要求。

過(guò)濾相關(guān)法能夠測量低量程氣體并有效避免交叉干擾，這種*術(shù)能消除弱吸收氣體如CO和吸收氣體CO2交叉干擾。

熱源發(fā)出的紅外光被旋轉過(guò)濾器過(guò)濾，導致系列脈沖信號直接通過(guò)包含樣本氣體的單元，當過(guò)濾器輪旋轉時(shí)固態(tài)檢測器反映出信號變化并將信號放大輸出以及顯示