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采用微流量检测器的红外分析器优化方案

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:双光路红外分析器一种采用微流量检测器的双光路红外分析器的光学系统如图3.14所示。上层气室和下层气室通过微流量传感器12连接在一起。改变光耦合器旋杆14的位置可以改变下层检测气室的红外吸收。脉冲气流反复流经微流量传感器,导致镍格栅电阻阻值发生变化,使电桥产生输出信号,该输出数值取决于被测组分浓度的大小。

采用微流量检测器的红外分析器优化方案

(1)双光路红外分析器

一种采用微流量检测器的双光路红外分析器的光学系统如图3.14所示。

红外光源1被加热到约700℃,光源发出的光经过光束分离器3被分成两路相等的光束(测量光束和参比光束),红外光源可左右移动以平衡光路系统,分光器同时也起到滤波气室的作用。

参比光束通过充满N2的参比气室8,然后未经衰减地到达右侧参比接收气室11。测量光束通过流动着样气的测量气室7,并根据样气浓度的不同而产生或多或少的衰减后到达左侧接收气室10。

接收气室被设计成双层结构,内部充填有特定浓度的待测气体组分。光谱吸收波段中间位置的光优先被上层气室吸收,边缘波段的光几乎同样程度地被上层气室和下层气室吸收。上层气室和下层气室通过微流量传感器12连接在一起。这种耦合意味着吸收光谱的带宽很窄。光耦合器13延长了下层接收气室的光程长度。改变光耦合器旋杆14的位置可以改变下层检测气室的红外吸收。因此,最大限度减少某个干扰组分的影响是可能的。

切光片5在分光器和气室之间旋转,交替地、周期性地切断两束光线。如果在测量气室有红外光被吸收,那么就将有一个脉冲气流被微流量传感器12转换成一个电信号。微流量传感器中有两个被加热到大约120℃的镍格栅,这两个镍格栅电阻和两个辅助电阻形成惠斯通电桥。脉冲气流反复流经微流量传感器,导致镍格栅电阻阻值发生变化,使电桥产生输出信号,该输出数值取决于被测组分浓度的大小。

图3.14 双光路红外分析器光学系统示意图(www.xing528.com)

1—可调红外光源;2—光学过滤器;3—光束分离器(兼滤波气室);4—旋转电流驱动器;5—切光片;6—样气入口;7—测量气室;8—参比气室;9—样气出口;10—测量接收气室;11—参比接收气室;12—微流量传感器;13—光耦合器;14—光耦合器旋杆

(2)多组分红外分析器

图3.15为多组分红外分析器内部气路图。被测样气由入口1进入,首先经膜式过滤器5除尘除水。流路中的压力开关9用以监视样气压力,当压力过低时发出报警信号;浮子流量计8显示样气流量,供维护人员观察;限流器2起限流限压作用;凝液罐6分离可能冷凝下来的液滴,以保护分析器免遭损害。

样气经上述处理后,送入分析器进行分析。该仪表中有上下两个红外分析模块,均采用单光路系统,不分光红外吸收原理,微流量检测器的接收气室串联布置。上面一个模块是双组分红外分析模块,可以分析两种组分,其中有两套微流量检测器和两组接收气室11串联连接在一起,分别接收不同辐射波段的红外光束,光谱吸收波段中间位置的光优先被前气室吸收,边缘波段的光几乎同样程度地被后气室吸收,前气室和后气室通过微流量传感器连接在一起,当红外辐射经过测量气室和前后接收气室后,能量被吸收导致前后气室压差增加,从而产生一个流量通过微流量传感器,微流量传感器测得这个流量并产生一个相应电信号。分析器中下面的一个分析模块为单组分红外分析模块,只有一套微流量检测器和接收气室,可以分析一种组分,检测原理同双组分红外分析模块。分析后的样气经凝液罐7,携带冷凝液一起排出分析仪。

图3.15 多组分红外分析器内部气路图

1—样气/标准气入口;2—限流器;3—吹扫入口(用于机箱和切光片吹扫);4—气体出口;5—膜式过滤器;6,7—凝液罐;8—浮子流量计;9—压力开关;10—测量气室;11—微流量检测器和接收气室

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