Método de Absorção Infravermelha Não Dispersiva (NDIR)

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Princípio de medição

O que é o método de absorção infravermelha não dispersiva (NDIR)?

A absorção infravermelha não dispersiva (NDIR) é um método que utiliza a absorção de moléculas na faixa do infravermelho. Esse método é usado para medir a concentração de diversos componentes gasosos que absorvem ativamente a radiação infravermelha.

As moléculas possuem a capacidade intrínseca de absorver seletivamente luz em comprimentos de onda específicos. Por exemplo, uma maçã vermelha parece vermelha porque sua superfície absorve luz com comprimentos de onda diferentes do vermelho e, inversamente, reflete luz com comprimentos de onda vermelhos. Isso ocorre na radiação infravermelha, amplamente utilizada para medir a concentração de componentes gasosos. Quando a radiação infravermelha é absorvida por uma molécula, ela aumenta a temperatura dessa molécula. O comprimento de onda da radiação infravermelha absorvida varia dependendo da molécula (ou seja, como uma impressão digital, seu perfil de comprimento de onda é específico para cada molécula).

Non-dispersive infrared absorption method (NDIR) utilizes this property, the term NDIR has also been long established. Infrared radiation is classified into near-infrared rays, mid-infrared rays, and far-infrared rays corresponding to wavelength. NDIR uses infrared radiation containing wavelengths in mid-infrared radiation of 2.5-25μm to measure the concentration of gas components.

Um método de medição não dispersivo utiliza comprimentos de onda específicos da radiação infravermelha média emitida por uma fonte de luz infravermelha. Alguns gases não absorvem radiação infravermelha. Por exemplo, o nitrogênio (_N₂) não absorve radiação infravermelha, sendo medido por um analisador de gases que utiliza um princípio de medição diferente.

Princípio de medição do analisador de gases usando NDIR

Figura 1: Estrutura básica de um analisador de gases usando NDIR (por exemplo, para medir CO em _CO₂)

O analisador de gases que utiliza uma fonte de luz infravermelha mede a concentração do gás através da passagem de uma amostra de gás para uma célula de gás. A radiação infravermelha atravessa a amostra de gás na célula e a radiação infravermelha absorvida pelo gás na célula corresponde à concentração da amostra de gás, conforme detectado pelo detector (Figura 1).

Diferentes moléculas de gás possuem diferentes comprimentos de onda infravermelhos que são absorvidos (Figura 2). Ao medir a quantidade de absorção para um comprimento de onda infravermelho específico, proporcional à concentração de cada gás, é possível determinar "quais moléculas de gás" e "em qual concentração" estão presentes na amostra de gás. Na Figura 1, um detector de CO mede o gás CO em uma amostra de gás CO₂.

Figura 2: Comprimentos de onda e quantidades de absorção infravermelha para gases

Dependendo das moléculas do gás, podem ocorrer sobreposições nos comprimentos de onda infravermelhos absorvidos (Figura 2). Isso é chamado de interferência gasosa.

Figura 3: Relação entre a concentração de gás e a quantidade de absorção infravermelha

A quantidade de radiação infravermelha absorvida é proporcional à concentração do gás, sendo menor para concentrações mais baixas e maior para concentrações mais altas (Figura 3).

A relação entre a quantidade de absorção infravermelha e a concentração de gás é determinada pela lei de Lambert-Beer.

Lei Lambert-Beer

A quantidade de absorção de infravermelho depende da concentração de moléculas do gás absorvente. Essa relação é expressa pela lei de Lambert-Beer.

I = I ₀ exp (-μcd)

I: Intensidade da luz transmitida
I ₀: Intensidade da luz incidente
c: Concentração de moléculas absorventes (componente medido)
μ: Coeficiente de absorção (constante determinada pela molécula e pelo comprimento de onda)
d: Espessura da camada de moléculas absorventes (camada de gás)

Estrutura e princípio de funcionamento do analisador de gases usando NDIR❯

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