气体分析仪器

不同原理的气体分析仪器

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现在热门的气体分析仪好像很多,一搜一大把,但是把所有热门的气体分析仪搜集在一起介绍的却没有,这让刚接触气体分析仪的菜鸟们或者急需对气体分析仪有一个大概了解的使用者们很苦恼。我曾经对现在究竟有多少种气体分析仪,它们都是什么使用原理也迷茫过,随着接触的次数增多,我总结了发电厂,生物工程,化肥,炼油,石油,油田录井,煤化工,钢铁厂,水泥,陶瓷等行业中经常用到的几种气体分析仪,供小虾米们参考下吧,希望能帮到跟曾经的我一样的某些人,也许不是很齐全,欢迎大虾们补充。现在就让我开始对热门的气体分析仪种类做一个简单的介绍吧。 


一、激光气体分析仪

 

(1)DLAS(DiodeLaserAbsorptionSpectroscopy)半导体激光吸收光谱技术的简称。

DLAS技术本质上是一种光谱吸收技术,通过分析激光被气体的选择性吸收来获得气体的浓度。它与传统红外光谱吸收技术的不同之处在于,半导体激光光谱宽度远小于气体吸收谱线的展宽。因此,DLAS技术是一种高分辨率的光谱吸收技术,半导体激光穿过被测气体的光强衰减可用朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律表述式得出,关系式表明气体浓度越高,对光的衰减也越大。因此,可通过测量气体对激光的衰减来测量气体的浓度。 

(2)拉曼激光气体分析仪 

拉曼激光气体分析仪RLGA的核心部分是一个激光检测装置,其中的氦氖激光器可以发射一种安全的低功率单波激光到一个气体测试腔内。由于激光能量微弱,装置内部通过检测腔两端的反射镜不断进行反射,将能量放大1000倍左右。光子与气体分子发生碰撞后发生散射,产生一种不同于激光频谱的光谱,而且不同分子散射出来的光谱是特定不相同的,这就是我们所称的“拉曼散射光谱”。检测腔内壁装有8个光学滤波器和光电传感器,用来吸收和检测不同分子的特定光谱频率,从而得到8种不同待测气体成分含量。根据这种原理,每种待测气体的含量都是通过直接测量得到的,不需要任何的导算;RLGA的检测精度更高;反应速度更快。 

拉曼激光气体分析仪RLGA内部主要由激光检测装置和一台集成工控PC组成,如图1显示。检测装置将原始光电信号通过I/O板卡转换并传输到PC中进行处理,最后将经过处理的检测结果等数据通过监控软件显示并保存起来,这些数据文件能在Excel等数据处理软件中打开; LGA的监控软件由Think & Do组态软件搭建,主界面上会显示LGA的工作状态和检测结果等信息。进入相应的界面,还能对LGA的各种运行参数进行修改设置。其功能包括:气体分析、零气标定、气体范围标定、各种气体的趋势记录、手动操作界面、I/O板的通道状态等。 


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l 激光检测装置:分析仪的心脏,主要由氦-氖激光单元、反光镜、激光对准摇摆盘、

光学器件、加热单元、电源、干燥剂等组成(见图1)。 

l 流量控制组合:包括采样泵、气体控制单元、电源滤波单元等。 

l 前面板:采样气入口和排气装置。 

l 后面板:数据通讯端口,散热装置,光镜吹扫气入口。 

l 电源组合:电源滤波单元、电源分配单元。 

l 基于Windows平台的PC机,输出包括串、并口 、网络、USB等等(见图1)。 

l 完整的监控软件一套(见图2)。 

 

二、氧分析仪:按照原理分为: 

(1)氧化钴,一般用于烟道排放或燃烧控制,取样探头可耐高温及耐腐蚀,安装方式为直接插入式或抽取式。 

(2)顺磁式,该类型分析仪响应速度快,测量精度高,常用于精确过程控制。顺磁性氧分析仪利用氧分子具有顺磁性,被测气体引至内置磁场,氧分子在磁场内顺应磁场运动,在悬挂的哑铃球上产生推力,通过测量哑铃球的偏移而得出被测气体中的氧含量。 

(3)电化学氧分析仪,用于微量氧含量测量。 


三、红外分析仪 


红外分析仪根据Lambert-Beer定律,并采用NDIR(非色散红外)原理,可选择性在波长2-9um范围内测量多种组分,例如:一氧化碳,二氧化碳,二氧化硫,甲烷,一氧化氮以及一些简单碳氢化合物。 

NDIR型红外分析仪按照光学系统划分,可分为双光路和单光路两种: 

(1)双光路:从两个相同光源或一个精确分配的单光源,发出两路彼此平行的光束,分别通过分析气室后和参比气室后进入检测器。 

(2)单光路:从光源发出单束红外光,利用切光装置将红外光调制成不同波长的光束,轮流通过分析气室进入检测器。 


四、气相色谱仪 


气相色谱仪应含有原件: 

(1)载气:将样品传输至色谱分离柱,之后至测量组件,载气特性为惰性气体,不应与样品和溶剂反应。一般可选用且常用的载气有氢气,氮气,氦气。氦气有最好的分离柱效果,氦气用于热导式测量组件,氢气用于当氦气不能使用的场合,另一为氦气和氢气的混合气可得到较快的响应。 

(2)取样阀门,周期性地注入色谱柱分析所需要的测量样品。 

(3)分离色谱柱,将样品分离为单个成分,分离色谱柱种类有成套分离柱和毛细管分离柱。 

(4)检测器,用于测量每个成分的组件,检测器约有这些种类:  

1)热导检测器(TCD) 2)氢火焰离子化检测器(FID) 3)火焰光度检测器(FPD)  4)电子捕获检测器5)质谱检测器。 


五、质谱仪 


质谱分析法是利用不同离子在电场或者磁场中运动轨迹的不同,把离子按质荷比分离而得到质量图谱,可以得到样品的定性定量结果。质谱仪按照常用的质量分离器不同可分为扫描磁扇式磁场质谱仪和四极质谱仪,飞行时间质谱仪等几种类型。目前工业应用上通常采用的是扫描磁扇式质谱仪。四极质谱仪的灵敏度高,适合实验室或科学研究。扫描磁扇式的稳定性和重复性较高,适合工业应用。 

工业质谱仪主要由进样系统、离子源、质量分析器和离子检测器、真空系统、和与之配套的监测与控制系统和数据通讯系统七个部分组成。 


六、总结


大家也许发现了我似乎比较偏爱激光气体分析仪中的拉曼激光气体分析仪,不仅是把她放在一开始介绍,介绍篇幅也最大,最详细。呵呵,这算是我的一点私心吧,因为经过个人对气体分析仪的了解,我比较喜欢的是拉曼激光气体分析仪。不是说广州拉曼分析仪器有限公司有给我什么好处,或者说我崇洋媚外(这是美国的产品),而是拉曼激光气体分析仪似乎克服了其他气体分析仪的缺点。首先是价格比质谱仪的便宜,当然,它比其他的要贵些的。其次是它响应速度,灵敏度跟质谱仪都是秒级的,比其他的气体分析仪都快,很适合在线测量。还有就是它的量程大,精度高,最让我惊奇的是它体积就微波炉大小,还能同时测量八种以上气体,再还有就是它日常护理和维修不需要专业技术人员,不用担心造成工业停产。当然也不是说其他气体分析仪没有自己的特点,如果说所测气体比较单一,测量精度也不需要很高,不用在线测量的话,红外线,气相色谱仪也是很好的选择,毕竟价格就是他们的很大优势。质谱仪测量精度和反应速度也很好,最大特点是测量气体种类可以无限增加,就是价格很高,维修需要专业技术人员实行。


2018-01-25 13:13:11浏览次数:337次
本文来源:http://m.yiqi.com/retiao/detail_112.html
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