红外线C02气体分析仪的结构与使用.doc

红外线C02气体分析仪的结构与使用 国内外的红外线CO2气体分析仪种类很多，以下介绍广东佛山分析仪器厂生产的FQ-W型红外线CO2气体分析仪和北京分析仪器厂生产的QGD-07型红外线C02气体分析仪的结构与使用。 一、ＦＱ型红外线气体分析仪 ＦＱ型红外线气体分析仪可分为分析和电子两部分。 1.分析部分 分析部分装在主箱体内（图6），其工作原理如图7所示。 图6 红外线气体分析仪主箱体主要结构图 1.薄膜微音器 2.左检测室 3.右检测室 4.校正装置 5.校正杆 6.前置放大器 7.调零装置 8.调零旋钮 9.参比气室 10.滤波室 11.工作气室 12.切光片 13.光源 14.参比电机 15.同步电机 16.光对称旋钮 17.相位旋钮 图7 仪器的光原理 1.光源 2.平面反光镜 3、4.斜面反光镜 5.切光片 6.参比气室 7.工作气室 8.薄膜微音器 ? 由光源1发出的红外光经平面反射镜2、斜面反射镜3和4反射后分成两束能量相等的平行光束，分别通过参比气室6和工作气室7而到达检测器8的两个对称的接收室。参比气室中充入不吸收红外光的气体（如N2）。而工作气室中不断通过待测气样，气样中的被测成份吸收了对应波长的一部份红外光，这样到达检测电容器的两接收室的红外光能量就不相等了，其差值就是△E。检测电容器8是由两个检测室和密封在壳体内的一个薄膜电容器构成。薄膜电容器的一个电极是个圆形金属块，它与壳体高度绝缘，由绝缘子引出导线；另一个电极是一片金属薄膜（约5微米厚）它与壳体相连，并把两个检测室隔开。检测电容器内充被测气体，并加以严格密封。经过参比气室进入左检测室的红外光能量为E0，经过工作室进入右检测室的红外光能量为E，左右两个检测室内的气体分别吸收红外光E0和E，受热膨胀，由于E0大于E，故左检测室的温度稍高于右检测室的温度。按气体方程PV＝RT，左检测室的压力将稍高于右检测室的压力（其差为△P），这样薄膜将被迫凸起，薄膜电萜鞯娜萘勘湫。ㄆ洳钗鰿）。这是检测电容器接收红外光的初始瞬间过程。如果红外光保持起始状态不变，由于联通左右检测室的平衡小孔的漏泄，压力差就会缓慢消失，薄膜就回到原来位置，并保持静止，再也没有讯号产生了。切光片5???使这一过程发生根本性的变化。切光片5是一块90度角的双扇形黑色薄板，它以每秒3.24周的速度转动，在每一周期中，它对光源的两束光同时地打开两次，切断（遮住）两次。当打开时，红外光射入检测室，薄膜向右凸起；当切断时，薄膜回复原位。这样薄膜产生了每秒6.48周的周期性振动，也就是薄膜电容器的容量产生了每秒6.48周的周期性变化。将薄膜电容器联接在如图8的电路中，并置以恒电压V，当电容量变小时，电容通过的电阻R放电；当电容量复原时，U通过R对电容充电，由此，在R上就得到一个频率为6.48周/秒的交变电讯号。由于△C来源于△P，△P来源于△E，△E来源于工作气室中被测气体的不同浓度，故R上的交变电讯号大小就直接反映了被测气体的浓度。从R上得到的交变电讯号是很微弱的，一般在零点几毫伏至几毫伏之间，必须用电子放大器加以放大，并用标准气体校正电讯号值与被测气体浓度的对应关系，最后可以直接从表头上（或记录仪上）读出（或记下）被测气体的浓度。这就完成了红外线分析仪的分析过程。 图8 测量原理图 T.薄膜微音器 V.恒压电源 R.电阻 ? 箱体由铝合金铸成，具有较好的密封性。箱门左上角装有调零装置的旋转轴，盖上圆形的保护盖。在仪器工作过程中校对零点时，不需打开箱门，只要按下旋转轴就可转动调零旋钮进行调零。校正按钮装在箱门的右上角，也用圆形盖保护，在仪器工作过程中检查灵敏度时，也不须打开箱门，只要按下校正按钮，校正杆即动作。主箱体内各部件简述如下 (1)检测电容器 FQ型红外线气体分析仪的检测器为薄膜微音器，它由优质铜合金或铝合金制成。薄膜把检测器分隔成左右两检测室，检测室内壁具高光洁度。内部充以一定浓度的被测气体后严格密封。一般充10～20%的待测成分气体（红外线CO2分析仪，检测室内充CO2；SO2分析仪，检测室内就充SO2，检测室内充什么气体就决定该红外分析仪用来测定什么气体浓度）。检测电容器与前置放大级间用高频电缆连接，接头处应保持清洁干燥，以保证对检测电容器的外壳有1019欧姆以上的绝缘电阻。检测器是整台仪器的心脏，要特别小心爱护，不得拆动密封部位。 (2)气室 气室为管形结构，其长度随产品规格不同而不同。一般气室用合金铜管制成，内壁光洁度高并镀以黄金。微量机的参比气室和工作气室是相同的结构，长310mm，内径22mm。对于测量光合作用的农用红外线气体分析仪，参比气室也接上进出气管，参比气室和工作气室 可同时通气使用。气室的窗口材料都是氟化钙晶片。使用