实验室红外气体分析仪是一种基于红外吸收光谱原理，用于检测和分析气体成分及浓度的精密仪器，广泛应用于环境监测、工业过程控制、科研实验、医疗诊断、安全防护等领域。其工作原理主要依据“不同气体分子对特定波长的红外光具有特征吸收峰”这一物理特性。
当红外光穿过待测气体时，气体分子会吸收与其分子振动、转子能级跃迁相对应的特定波长的红外光。通过测量光强的衰减程度，结合朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律，即可计算出目标气体的浓度。该定律表明：光的吸收程度与气体浓度和光程长度成正比。
典型的实验室红外气体分析仪由以下几个核心部分组成：
红外光源：通常采用稳定的宽带红外辐射源，如陶瓷加热体或硅碳棒，提供连续的红外光谱。
样品室(气室)：待测气体流经的腔室，其内壁经过特殊处理以减少吸附和反射干扰。气室长度(光程)根据检测灵敏度需求设计，长光程可提高低浓度检测能力。
光学滤波系统：用于分离出目标气体特征吸收波长的光。常见技术包括窄带干涉滤光片(NDIR，非分散红外)和傅里叶变换红外(FTIR)干涉仪。NDIR技术结构简单、成本低，适合单一或少数几种气体检测；FTIR则可同时分析多种气体，光谱分辨率高，适用于复杂混合气体分析。
探测器：将通过气体后的红外光信号转换为电信号。常用探测器有热电堆、光电导型探测器(如硫化铅、碲镉汞)等。现代仪器常采用双通道或参比通道设计，通过比较测量光路与参考光路的信号，有效消除光源波动和环境干扰，提高测量稳定性。
信号处理与控制系统：包括放大电路、模数转换器和微处理器，负责数据采集、算法处理、浓度计算和结果显示。现代仪器通常配备数字通信接口，可实现远程监控和数据传输。
红外气体分析仪具有诸多优点：选择性好，不易受其他气体交叉干扰(通过滤光片或光谱解析可有效区分)；响应速度快，通常在几秒到几十秒内完成测量；无需消耗试剂，运行成本低；可实现连续在线监测。
常见的可测气体包括二氧化碳(CO₂)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH₄)、二氧化硫(SO₂)、氮氧化物(NOₓ)、挥发性有机物(VOCs)等。例如，在温室气体监测中，高精度红外分析仪被用于测量大气中CO₂和CH₄的浓度变化；在煤矿安全中，用于实时监测井下CH₄浓度以防爆炸；在呼吸分析中，可用于检测人体呼出气中的CO或NO，辅助疾病诊断。
然而，该技术也有局限性：不能检测双原子分子(如O₂、N₂、H₂)和惰性气体，因其无红外吸收特性；水蒸气和粉尘可能干扰测量，需配备除湿、过滤装置；高湿度或污染环境下需定期维护校准。
综上所述，实验室红外气体分析仪凭借其高灵敏度、高选择性和稳定性，已成为气体分析领域不可少的工具。随着传感器技术、微型化光学元件和人工智能算法的发展，未来红外气体分析仪将朝着更小型化、智能化、多组分集成和低成本方向持续演进。
在线客服
电话咨询
