Principe des analyseurs de gaz et différents types

Principe de l'analyseur de gaz

Analyseurs de gaz sont des instruments analytiques de processus qui mesurent la composition du gaz. Dans de nombreux processus de production, en particulier dans les processus de production avec 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 la grande variété de gaz analysés et de la variété des principes d'analyse, il existe de nombreux types d'analyseurs de gaz. Les analyseurs de gaz à conductivité thermique sont couramment utilisés, les analyseurs de gaz électrochimiques et les analyseurs d'absorption infrarouge.

Les capteurs de gaz sont principalement utilisés pour détecter les types de gaz existant dans l'environnement. Les capteurs de gaz sont des capteurs utilisés pour détecter la composition et la teneur en gaz. On pense généralement que la définition des capteurs de gaz est basée sur la classification des cibles 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 utilise des méthodes physiques ou des méthodes chimiques. 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. Selon le principe selon lequel différents gaz ont une conductivité thermique différente, il calcule la teneur en certains composants en mesurant la conductivité thermique du gaz mixte. Ce type d'instrument analytique est simple et fiable, applicable à de nombreux types de gaz, et est 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 changement de résistance, puis mesuré avec un pont. Les éléments sensibles à la chaleur 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. L'oxyde métallique en forme de perle est fritté sur la bobine de platine en tant qu'élément sensible, puis la même bobine de platine avec une résistance interne et une valeur calorifique égales est enroulée avec un matériau qui ne réagit pas au gaz en tant qu'élément de compensation. Ces deux composants forment un circuit de pont sous forme de deux bras, qui est le circuit de mesure. Lorsque l'élément sensible à l'oxyde de métal semi-conducteur absorbe le gaz mesuré, la conductivité électrique et la conductivité thermique changent et l'état de dissipation de la chaleur de l'élément changera également en conséquence. Le changement de température de l'élément modifie la résistance de la bobine de platine, et le pont a ensuite 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 des gaz inflammables à faible concentration, ils peuvent également être utilisés comme détecteurs dans les analyseurs chromatographiques pour analyser d'autres composants.

2. Type magnétique thermique

Le principe consiste à utiliser la propriété physique de la sensibilité magnétique particulièrement élevée de l'oxygène dans les composants des gaz de combustion pour mesurer la teneur en oxygène dans les gaz de combustion. L'oxygène est un gaz paramagnétique (un gaz qui peut être attiré par un champ magnétique est appelé gaz paramagnétique), et il est attiré dans un champ magnétique inhomogène et s'écoule dans un endroit avec un champ magnétique plus fort. There is a heating wire here, so that the temperature of oxygen here rises and the magnetic susceptibility decreases, so the magnetic attraction force decreases, and the unheated oxygen molecules with higher magnetic susceptibility behind push and discharge the magnetic field, resulting in The phenomenon of "Convection thermomagnétique " ou "Wind magnétique ". 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 sensible à la chaleur (fil de platine) est utilisé non seulement comme résistance des deux bras du pont déséquilibré, mais aussi comme fil de résistance de chauffage, un gradient de température apparaît sous l'action du vent magnétique, c'est-à-dire le La température du bras du pont du côté d'entrée est inférieure à celle du pont côté sortie. Température du bras. Le pont déséquilibré sortira une valeur de tension correspondante en fonction de la teneur en oxygène dans l'échantillon de gaz.

L'analyseur à oxygène thermomagnétique a les avantages d'une structure simple, d'une fabrication et d'un réglage faciles.

3. Formule électrochimique

Un instrument d'analyse des gaz chimiques. Il mesure la composition du gaz en fonction des changements dans la quantité d'ions causés par les réactions chimiques ou les changements du courant électrique. Afin d'améliorer la sélectivité, empêchez la surface de l'électrode de mesure d'être colorée et maintiennent les performances de l'électrolyte, une structure de diaphragme est généralement utilisée. Les analyseurs électrochimiques couramment utilisés comprennent une électrolyse à potentiel constant et une batterie galvanique. Le principe de travail de l'analyseur électrolytique à potentiel constant est d'appliquer un potentiel spécifique sur l'électrode, et le gaz mesuré produira une électrolyse à la surface de l'électrode. Tant que le potentiel appliqué à l'électrode est mesuré, le potentiel électrolytique spécifique du gaz mesuré peut être déterminé, de sorte que l'instrument a la capacité de sélectionner et d'identifier le gaz à mesurer. L'analyseur de batterie galvanique électrolyse le gaz mesuré s'est diffusé dans l'électrolyte à travers le diaphragme et mesure le courant d'électrolyse formé pour déterminer la concentration du gaz mesuré. La sélectivité aux gaz avec différents potentiels d'électrolyse est obtenue en modifiant la tension interne sur la surface de l'électrode en sélectionnant différents matériaux d'électrodes et électrolytes.

4. Type d'absorption infrarouge

Un instrument analytique qui fonctionne en fonction de l'absorption sélective des rayons infrarouges de différentes longueurs d'onde par les gaz de différents composants. La mesure de ce spectre d'absorption peut identifier le type de gaz; La mesure de l'intensité d'absorption peut déterminer la concentration du gaz mesurée. L'analyseur infrarouge possède un large éventail d'applications. Il peut non seulement analyser les composants du gaz, mais également analyser les composants de la solution. Il a une sensibilité élevée, une réponse rapide, une indication en ligne continue et peut également former un système d'ajustement. La partie de détection de l'analyseur de gaz infrarouge couramment utilisé dans l'industrie est composée 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 les chemins lumineux simultanément ou alternativement à une certaine période à travers la plaque de coupe légère. Après l'introduction du gaz à mesurer dans la chambre de mesure, la lumière avec la longueur d'onde spécifique du gaz à mesurer est absorbée, réduisant ainsi le flux lumineux qui passe par le chemin optique de la chambre de mesure et entre dans la chambre de gaz de réception infrarouge . Plus la concentration de gaz est élevée, moins le flux lumineux entrant dans la chambre de gaz de réception infrarouge; Alors que le flux lumineux traversant la chambre de référence est constant, le flux lumineux entrant dans la chambre de gaz de réception infrarouge est également constant. Par conséquent, plus la concentration de gaz mesurée est élevée, plus la différence de flux lumineux traverse la chambre de mesure et la chambre de référence. Cette différence de flux lumineux est projetée dans la chambre à air réceptrice infrarouge avec une certaine amplitude de vibration périodique. La chambre à gaz réceptrice est divisée en deux moitiés par un film métallique avec une épaisseur de plusieurs microns. Le gaz du composant mesuré avec une concentration relativement élevée est scellé dans la chambre, qui peut absorber tous les rayons infrarouges entrants dans la plage de longueur d'onde d'absorption, de sorte que le flux lumineux pulsé devient le changement périodique de la température peut être converti en un changement de pression selon l'équation de l'état gazeux, puis détectée par un capteur capacitif, qui indique la concentration du gaz à mesurer après amplification. En plus des capteurs capacitifs, des capteurs infrarouges quantiques qui détectent directement les rayons infrarouges peuvent également être utilisés, et des filtres d'interférence infrarouges sont utilisés pour la sélection de la longueur d'onde et les lasers réglables sont utilisés comme sources lumineuses pour former un nouvel analyseur de gaz infrarouge à l'état tout solide. Cet analyseur peut effectuer la mesure de la concentration en gaz avec une seule source de lumière, une chambre de mesure et un capteur infrarouge. De plus, si un disque de filtre équipé de plusieurs longueurs d'onde différentes est utilisé, la concentration de chaque gaz dans le gaz multi-composantes peut être mesurée séparément en même temps.

Semblable au principe des analyseurs infrarouges, il existe des analyseurs ultraviolets, des analyseurs colorimétriques photoélectriques, etc., qui sont également largement utilisés dans l'industrie.