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Verschiedene Infrarot-Gasanalysatoren und Funktionen

蓝鲸体育直播 vermarktet derzeit eine Reihe von Infrarot-Gasanalysatoren, die für verschiedene Anwendungen optimiert sind. Es gibt acht verschiedene Methoden von Analysatoren, die NDIR verwenden, die entsprechend ihrem Funktionsprinzip klassifiziert sind (Stand 2021). Die Infrarot-Gasanalysatoren werden basierend auf dem Mechanismus des Modulationsabschnitts, der Teil der Funktion von NDIR ist, in zwei Hauptkategorien eingeteilt. Jede Methode ist in den folgenden Tabellen zusammengefasst (Tabellen 3 und 4). Dieser Abschnitt beschreibt die Funktionen, die Struktur und das Funktionsprinzip typischer Methoden (Methode 1, 2, 4, 6 und 7).

<Verfahren zur optischen Intermittenzmodulation>

Tabelle 3: Liste der Infrarot-Gasanalysatormethoden von 蓝鲸体育直播 unter Verwendung von NDIR (optische Intermittenzmodulationsmethode)

<Kreuzmodulationsmethode>

Tabelle 4: Liste der Infrarot-Gasanalysatormethoden von 蓝鲸体育直播 mit NDIR (Kreuzmodulationsmethode)

<Verfahren zur optischen Intermittenzmodulation>

Methode mit einem Chopper (rotierender Typ) für den Modulationsmechanismus (1-10 Hz)

Methode 1: Dual-Beam-Methode (mit Kondensatormikrofon)

Abbildung 11: Aufbau und Funktionsweise eines Dual-Beam-Analysators (mit Kondensatormikrofon)

Merkmale, Aufbau und Funktionsweise (Abbildung 11)

Dies ist die Methode, die bei den vorherigen Infrarot-Gasanalysatoren beschrieben wurde (Aufbau und Funktionsprinzip des Infrarot-Gasanalysators).
Es zeichnet sich durch schnelle Reaktion und hohe Empfindlichkeit aus.

Die Empfindlichkeitsreihenfolge von Methoden, die eine duale Infrarotlichtquelle verwenden, ist im Allgemeinen wie folgt:

Kreuzmodulationsverfahren (mit Dual-Beam) … Verfahren 6
Dual-Beam-Methode (mit Kondensatormikrofon) … Methode 1
Zweistrahlverfahren (mit Durchflusssensor) … Verfahren 2

Methode 2: Dual-Beam-Methode (mit Durchflusssensor)

Abbildung 12: Aufbau und Funktionsprinzip eines Zweistrahl-(Durchflusssensor-)Analysators

Merkmale, Aufbau und Funktionsweise (Abbildung 12)

Merkmale

Durch die Kombination eines Blocks zur Lichtsammlung und eines Durchflusssensors wird eine Reduzierung ?u?erer Einflüsse (insbesondere Vibrationen), eine hohe Empfindlichkeit und eine Miniaturisierung des Infrarotanalysators erreicht.

Aufbau und Funktionsweise

Jede von einer Probenzelle und einer Referenzzelle absorbierte Infrarotstrahlung wird abwechselnd im Block zur Lichtsammlung durch einen Chopper der rotierenden Halbmondplatte gesammelt und die gesammelte Infrarotstrahlung wird durch einen optischen Filter weitergeleitet, um in den Hauptdetektor für die gemessene Komponente zu gelangen. Die Infrarotabsorption erfolgt in den vorderen und hinteren Kammern innerhalb des Detektors entsprechend der jeweiligen Menge der eingetretenen Infrarotstrahlung und dies erh?ht die Temperatur der jeweiligen Kammer.

Gleichzeitig wird durch den Temperaturunterschied zwischen den beiden Kammern ein Durchfluss des eingeschlossenen Gases erzeugt, der durch den Durchflusssensor str?mt. Da die vom Durchflusssensor gemessene Durchflussrate proportional zur Gaskonzentration ist, wird sie als Gaskonzentrationserkennungssignal an die Signalverarbeitung gesendet.

Die Richtung des durch den Durchflusssensor str?menden Gases ?ndert sich synchron mit der Bewegung des Zerhackers. Die spezifischen Vorg?nge im Detektor für die gemessenen Komponenten sind wie folgt.

Infrarotstrahlung von Vergleichszelle tritt ein -> eingeschlossenes Gas aus vorderer Kammer str?mt in hintere Kammer -> Zerhacker rotiert -> Infrarotstrahlung von Probenzelle tritt ein -> eingeschlossenes Gas aus hinterer Kammer str?mt in vordere Kammer -> Zerhacker rotiert -> Infrarotstrahlung von Vergleichszelle tritt ein -> wiederholen .......

Diese Abfolge von Vorg?ngen entspricht der Bewegung der Membran eines Kondensatormikrofons. Das Kondensatormikrofon misst den Druckunterschied, w?hrend der Durchflusssensor die Durchflussrate misst. Au?erdem ist das Funktionsprinzip des Kompensationsdetektors für die St?rkomponente dasselbe wie das des Hauptdetektors für die gemessene Komponente.

Methode 4: Einstrahlmethode (mit pyroelektrischem Sensor)

Abbildung 13: Aufbau und Funktionsprinzip eines Einstrahlanalysators (mit pyroelektrischem Sensor)

Merkmale, Aufbau und Funktionsweise (Abbildung 13)

Merkmale

Der Infrarotstrahlungsdetektor mit pyroelektrischem Sensor ben?tigt im Gegensatz zu einem pneumatischen Detektor kein eingeschlossenes Gas. Daher ist die Miniaturisierung der gr??te Vorteil, die Empfindlichkeit ist jedoch geringer als bei einem pneumatischen Detektor.

Aufbau und Funktionsweise

Bei dieser Methode werden pyroelektrische Sensoren des Detektors für vom Probengas absorbierte Infrarotstrahlung mit einem Chopper als Modulationsmechanismus verwendet. Um jede gemessene Komponente im Probengas als Temperatur?nderung zu erkennen, wird für jede gemessene Komponente ein Satz optischer Filter und ein pyroelektrischer Sensor verwendet. Die pyroelektrischen Sensoren erkennen ?nderungen der Infrarotabsorption durch jede gemessene Komponente, und die Konzentration jeder gemessenen Komponente wird anhand der Erkennungs- und Vergleichssignale berechnet.

<Kreuzmodulation>

Gasumschaltverfahren mit Magnetventil für den Modulationsmechanismus (1 Hz)

Methode 6: Kreuzmodulationsmethode (mit Dual-Beam)

Abbildung 14-1: Aufbau eines Analysators für die Kreuzmodulationsmethode (mit Zweistrahl)

Eigenschaften, Aufbau und Funktionsweise

Merkmale

Die Fluidmodulationsmethode wird auch Kreuzmodulationsmethode genannt. Diese Methode weist eine sehr geringe Drift auf und liefert langfristig ein stabiles Ausgangssignal. Darüber hinaus bewirkt diese Methode, dass sich die Membran des Kondensatormikrofons des Erkennungssensors nach links und rechts bewegt, wodurch sich die Menge des erkannten Signals im Vergleich zu einem Chopper verdoppelt und dadurch die St?rfestigkeit verbessert wird.
Ein weiteres Merkmal ist, dass bei dieser Methode keine Positionsanpassung erforderlich ist, die ein Chopper zur Wartung des Analysators ben?tigt. Das Referenzgas muss jedoch st?ndig flie?en, da in der Gaszelle kein eingeschlossenes Gas verwendet wird. Au?erdem ist ein Magnetventilsystem erforderlich, um abwechselnd Probengas und Referenzgas in die Gaszelle flie?en zu lassen.

Aufbau und Funktionsweise (Abbildung 14-1 und 14-2)

Im Gegensatz zur herk?mmlichen Modulation mit einem Chopper wird bei dieser Methode eine Magnetventileinheit verwendet, die in regelm??igen Abst?nden umschaltet, um abwechselnd Probengas und Referenzgas in dieselbe Gaszelle einzuführen. Die Magnetventileinheit führt also den Modulationsmechanismus aus. Ein Beispiel für eine Analysatorstruktur für diese Methode ist in Abbildung 14-1 dargestellt.

W?hrend die Modulation durch den Chopper die Menge der Infrarotlichtquelle ?ndert, die den Proben- und Referenzzellen zugeführt wird, ?ndert die Kreuzmodulationsmethode den Gasfluss zu den Proben- und Referenzzellen. Mit Ausnahme des Modulationsmechanismus sind die Erkennungsfunktion der gemessenen Komponente und die Kompensationsfunktion für st?rende Komponenten, die zur Erkennung der Konzentration der gemessenen Komponente erforderlich sind, dieselben wie bei dem bisher beschriebenen Infrarot-Gasanalysator. Daher konzentriert sich dieser Abschnitt auf die Funktionsweise des Modulationsmechanismus (Abbildung 14-2).

Abbildung 14-2: Funktionsprinzip der Kreuzmodulation

Die Magnetventileinheit erm?glicht gleichzeitig den Durchfluss des Probengases in die linke Gaszelle und des Referenzgases in die rechte Gaszelle. Wenn das Probengas eine gemessene Gaskomponente enth?lt, dehnt sich die Membran des Kondensatormikrofons nach links (in Richtung der Probenzelle) aus (Abbildung 14-2, linke Abbildung).

Anschlie?end wird die Magnetventileinheit umgeschaltet und das Probengas str?mt gleichzeitig in die rechte Gaszelle und das Referenzgas in die linke Gaszelle.

Wenn das Probengas eine gemessene Gaskomponente enth?lt, dehnt sich die Membran des Kondensatormikrofons nach rechts aus (in Richtung der Probenzelle) (Abbildung 14-2, rechte Abbildung).

Dieser Vorgang wird in regelm??igen Abst?nden wiederholt, um das Detektionssignal des Kondensatormikrofons zu modulieren. Durch Schwenken der Membran des Kondensatormikrofons im Detektor nach links und rechts wird mit dieser Methode das doppelte Detektionssignal als mit einem Chopper erzielt, wodurch die St?rfestigkeit verbessert wird. Darüber hinaus sorgt ein Mechanismus, bei dem zur Messung ein Proben- und Referenzgas durch jede Gaszelle str?mt, für ein über die Zeit stabiles Messergebnis, indem der Einfluss der Verschlechterung von Infrarotlichtquellen und der Kontamination von Gaszellen für Detektionssignale verringert wird.

Methode 7: Kreuzmodulationsmethode (Einzelstrahl)

Abbildung 15: Aufbau und Funktionsweise eines Kreuzmodulationsanalysators (Einzelstrahlanalysator)

Merkmale, Aufbau und Funktionsweise (Abbildung 15)

Die Kreuzmodulationsmethode (Einzelstrahl) führt den Vorgang der Kreuzmodulationsmethode (Doppelstrahl) in einer Gaszelle aus. Das zyklische Umschalten der Magnetventileinheit bewirkt, dass eine Gaszelle in die Funktionen Probenzelle und Referenzzelle umschaltet, und die Konzentration der gemessenen Komponente wird anhand der beiden von diesen Zellfunktionen erfassten Signale gemessen.

Bei dieser Methode ist das Kondensatormikrofon nur an eine Kammer angeschlossen, sodass die Membran nicht von einer Seite zur anderen schwingt und sich nur in eine Richtung bewegt. Wenn der Schalter auf Referenzzelle gestellt wird, kehrt die Membran in einen flachen Zustand zurück. Ansonsten weist sie dieselben Eigenschaften auf wie die Kreuzmodulationsmethode (Dual-Beam).