Principe et types de l'instrument d'analyse du gaz

Qu'est-ce qu'un analyseur de gaz?

Analyseurs de gaz sont des analyseurs de processus qui mesurent les composants du gaz. Dans de nombreux processus de production, en particulier ceux qui ont des réactions chimiques, le contrôle automatique basé sur des paramètres physiques tels que la température, la pression et le débit ne suffit souvent pas. En raison de l'analyse de la grande variété de gaz et de la variété des principes d'analyse, il existe de nombreux types d'instruments d'analyse de gaz. Les analyseurs de gaz à conductivité thermique, les analyseurs de gaz électrochimiques et les analyseurs d'absorption infrarouge.

Le principe de l'analyseur de biogaz

Le capteur de gaz est principalement utilisé pour détecter le type de gaz existant dans l'environnement. Le capteur de gaz est un capteur utilisé pour détecter la composition et la teneur en gaz. On pense généralement que la définition d'un capteur de gaz est basée sur la classification de la cible de détection, c'est-à-dire que tout capteur utilisé pour détecter la composition et la concentration du gaz est appelé capteur de gaz, qu'il soit utilisé s'il utilise une méthode physique ou une méthode chimique. Par exemple, les capteurs qui détectent le débit de gaz ne sont pas considérés comme des capteurs de gaz, mais les analyseurs de gaz de conductivité thermique sont des capteurs de gaz importants, bien qu'ils utilisent parfois à peu près le même principe de détection.

Types d'analyseurs de gaz

1. Conductivité thermique

Un instrument d'analyse du gaz physique, qui calcule la teneur en certains composants en mesurant la conductivité thermique des gaz mixtes selon le principe de la conductivité thermique différente de différents gaz; Ce type d'instrument analytique est simple et fiable et convient à une variété de gaz. Il s'agit d'un instrument analytique de base. Cependant, il est difficile de mesurer directement la conductivité thermique du gaz, donc en fait, le changement de conductivité thermique du gaz est souvent converti en un changement de résistance, puis mesuré par un pont.

Les éléments thermiques de l'analyseur de gaz de conductivité thermique comprennent principalement des éléments sensibles aux semi-conducteurs et des fils de résistance aux métaux. L'élément sensible au semi-conducteur a un petit volume, une petite inertie thermique et un grand coefficient de résistance de température, il a donc une sensibilité élevée et un petit décalage temporel. Lorsque l'élément sensible à l'oxyde de métal semi-conducteur adsorbe le gaz mesuré, la conductivité électrique et la conductivité thermique changent et l'état de dissipation de la chaleur de l'élément changera également. Le changement de température de l'élément modifie la résistance de la bobine de platine et le pont génère un débit de tension déséquilibré, qui peut détecter la concentration du gaz.

Les analyseurs de gaz de conductivité thermique ont une large gamme d'applications. En plus de l'analyse habituelle de l'hydrogène, de l'ammoniac, du dioxyde de carbone, du dioxyde de soufre et de faibles concentrations de gaz combustibles, il peut également être utilisé comme détecteur dans les analyseurs chromatographiques pour analyser d'autres composants.

2. Thermomagnétique

Le principe consiste à utiliser la propriété physique de la sensibilité magnétique extrêmement élevée de l'oxygène dans les composants du gaz de combustion pour déterminer la teneur en oxygène dans les gaz de combustion; L'oxygène est un gaz paramagnétique (le gaz qui peut être attiré par un champ magnétique est appelé gaz paramagnétique). Il est attiré dans le champ magnétique inégal et s'écoule vers l'endroit où il y a un champ magnétique fort. Il y a un fil de chauffage électrique ici, qui augmente la température de l'oxygène et réduit la sensibilité magnétique, réduisant ainsi la force d'attraction du champ magnétique, poussant les molécules d'oxygène non chauffées avec une sensibilité magnétique plus élevée pour libérer le champ magnétique, produisant "Convection thermomagnétique "ou " Wind magnétique "phénomène.

Sous une certaine pression d'échantillon de gaz, la température et le débit, la teneur en oxygène dans l'échantillon de gaz peut être mesurée en mesurant la taille du vent magnétique. Étant donné que l'élément thermique (fil de platine) agit à la fois comme les deux résistances de bras de pont du pont déséquilibré et le fil de résistance de chauffage, un gradient de température est généré sous l'action du vent magnétique, c'est-à-dire la température du bras du pont côté d'admission est inférieur à celui du pont côté échappement. . Température du bras. Le pont déséquilibré sortira la valeur de tension correspondante en fonction de la teneur en oxygène dans l'échantillon de gaz. L'analyseur à oxygène magnétique thermique a une structure simple et est facile à fabriquer et à régler.

3. électrochimique

Un type chimique. Il mesure la composition du gaz en fonction du changement de la quantité d'ions ou du changement actuel causé par la réaction chimique. Afin d'améliorer la sélectivité, empêcher la surface de l'électrode de mesure de la contamination et maintenir les performances de l'électrolyte, la structure du diaphragme est généralement utilisée. Il existe deux types d'analyseurs électrochimiques couramment utilisés: l'électrolyse potentielle constante et les cellules galvaniques. Le principe de travail de l'analyseur électrolytique à potentiel constant est d'appliquer un potentiel spécifique sur l'électrode, et le gaz testé produira une électrolyse à la surface de l'électrode. Le compteur a la capacité d'identifier sélectivement le gaz mesuré.

L'analyseur de cellules Galvani électrolyse le gaz à mesurer qui diffuse dans l'électrolyte à travers le diaphragme et mesure le courant électrolytique résultant pour déterminer la concentration du gaz à mesurer. La sélectivité aux gaz avec différents potentiels d'électrolyse est obtenue en modifiant la tension interne de la surface de l'électrode en sélectionnant différents matériaux d'électrodes et électrolytes.

4. Type d'absorption infrarouge

Il s'agit d'un instrument analytique qui fonctionne en fonction de l'absorption sélective de différentes longueurs d'onde des rayons infrarouges par différents composants du gaz. La mesure du spectre d'absorption peut identifier le type de gaz; La mesure de l'intensité d'absorption peut déterminer la concentration du gaz mesuré. L'analyseur infrarouge a une large gamme d'utilisations. Il peut non seulement analyser la composition du gaz, mais aussi la composition de la solution. Il a une sensibilité élevée, une réponse rapide, une indication en ligne continue et peut également former un système de régulation.

La partie de détection couramment utilisée dans l'industrie se compose de deux systèmes optiques parallèles avec la même structure. L'un est la salle de mesure et l'autre est la salle de référence. Les deux chambres s'ouvrent et ferment le chemin optique simultanément ou alternativement dans une certaine période à travers la plaque de coupe optique. Après l'introduction du gaz à mesurer dans la chambre de mesure, la lumière de la longueur d'onde unique du gaz à mesurer est absorbée, réduisant ainsi le flux lumineux entrant dans la chambre de réception infrarouge par le chemin optique de la chambre de mesure. Plus la concentration en gaz est élevée, moins le flux lumineux entrant dans la chambre de réception infrarouge; Le flux lumineux de la chambre est constant, et le flux lumineux entrant dans la chambre de réception infrarouge est également constant.

Par conséquent, plus la concentration du gaz est mesurée, plus la différence du flux lumineux passant par la chambre de mesure et la chambre de référence. Cette différence de flux lumineux est projetée sur l'airbag d'infrarouge recevant l'amplitude d'une certaine vibration périodique. La chambre à gaz réceptrice est divisée en deux moitiés par un film métallique avec une épaisseur de plusieurs microns, et le gaz du composant mesuré est scellé dans la chambre, qui peut absorber tous les rayons infrarouges incidents dans la gamme de longueurs d'onde d'absorption, de sorte que le pulsation pulsé Le flux léger devient un changement périodique de température, qui peut être ajusté en fonction du gaz. L'équation d'état est convertie en un changement de pression, qui est ensuite détecté par un capteur capacitif, qui est amplifié pour indiquer la concentration du gaz mesurée.

En plus des capteurs capacitifs, des capteurs infrarouges quantiques qui détectent directement les rayons infrarouges peuvent également être utilisés, des filtres d'interférence infrarouges sont utilisés pour la sélection de la longueur d'onde, et les lasers accordables sont utilisés comme sources lumineuses pour former un nouvel analyseur de gaz infrarouge à l'état tout solide. L'analyseur n'a besoin que d'une source de lumière, une chambre de mesure et un capteur infrarouge peuvent effectuer la mesure de la concentration en gaz. De plus, si plusieurs filtres de différentes longueurs d'onde sont utilisés, la concentration de chaque gaz dans un gaz multi-composantes peut être mesurée simultanément. Semblable au principe des analyseurs infrarouges, il existe également des analyseurs ultraviolets, des analyseurs colorimétriques photoélectriques, etc., qui sont également largement utilisés dans l'industrie.

5. Analyse infrarouge non dispersive

L'analyseur de gaz infrarouge non dispersif adopte la combinaison de deux technologies d'analyse spectrale non dispersives, de méthode de corrélation de filtre à bande étroite et de filtre de gaz, qui convient à différentes gammes de mesures de gaz. La méthode de corrélation du filtre peut mesurer les gaz à faible gamme et éviter efficacement l'interférence croisée. Cette technologie unique peut éliminer l'interférence croisée de gaz faiblement absorbants tels que le CO et le CO2 à gaz à absorption élevée. La lumière infrarouge émise par la source de chaleur est filtrée par un filtre rotatif, provoquant une série de signaux pulsés passer directement à travers la cellule contenant le gaz d'échantillon. Au fur et à mesure que la roue filtrante tourne, le détecteur à l'état solide reflète le signal change et amplifie le signal pour la sortie et l'affichage.