Aufbau und Funktionsprinzip eines Gasanalysators mit NDIR

Analysatoren mit NDIR werden als Infrarot-Gasanalysatoren bezeichnet und werden aufgrund ihrer einfachen Struktur, der einfachen Wartung und der für kontinuierliche Messungen geeigneten Funktionen häufig für Messungen verwendet. HORIBA bietet eine breite Palette an Infrarot-Gasanalysatoren, die auf Markttrends und die vielfältigen Anforderungen von Anwendungen vor Ort reagieren können.

Aufbau und Funktionsprinzip eines Infrarot-Gasanalysators

Abbildung 4: Grundlegender Aufbau und Funktionsprinzip eines Infrarot-Gasanalysators

Das entnommene Gas (Probengas) fließt in eine Gaszelle, die sogenannte Probenzelle, wo es mit Infrarotstrahlung aus einer Infrarotlichtquelle bestrahlt wird, wodurch die verschiedenen Gasmoleküle im Probengas Infrarotstrahlung der jeweiligen Wellenlänge absorbieren, die ihrer Gaskonzentration entspricht.

Der optische Filter überträgt nur die spezifische Infrarotstrahlung zum Detektor, die von der zu messenden Gaskomponente in der Probenzelle absorbiert wird. Der Detektor ist mit dem Gas der Messkomponente gefüllt und die durch den optischen Filter übertragene Infrarotstrahlung wird von den Gasmolekülen (Messkomponente) im Detektor absorbiert. Die absorbierte Energie erhöht die Schwingung der Gasmoleküle und erzeugt Wärme.

Der Gasdruck steigt aufgrund der im Detektor erzeugten Wärme. Diese Änderung wird von Sensoren (Kondensatormikrofon, Durchflusssensor usw.) im Detektor erkannt und durch Verarbeitung des Sensorsignals die Gaskonzentration der gemessenen Komponente im Probengas gemessen (Abbildung 4).

For example, when the concentration of carbon monoxide (CO) in a sample gas is measured, CO is enclosed in the detector. The detector using the enclosed gas is generally called a pneumatic detector.

Zusätzlich zu pneumatischen Detektoren gibt es einen Detektor, der pyroelektrische Sensoren enthält, die die durch Temperaturänderungen in der Probenzelle absorbierte Infrarotstrahlung erfassen.
Einstrahlverfahren (mit pyroelektrischem Sensor). Verfahren 4

Pneumatischer Detektor

Ein mit Gas gefüllter Detektor wird als pneumatischer Detektor bezeichnet (Abbildung 5).

In diesem Abschnitt wird beschrieben, wie ein pneumatischer Detektor mit einem Kondensatormikrofon die Menge an Infrarotstrahlung einer bestimmten Wellenlänge erkennt, nachdem diese den in Abbildung 4 dargestellten optischen Filter passiert hat.

Abb. 5: Aufbau und Funktionsweise des pneumatischen Detektors

Eine Druckänderung im eingeschlossenen Gas in einem Detektor wird vom Kondensatormikrofonsensor als Änderung der Kapazität des Kondensators erkannt. Das Kondensatormikrofon ändert den Abstand zwischen der Membran und der Rückplatte, wenn zwischen der rechten und linken Seite der Membran ein Druckunterschied auftritt. Diese Abstandsänderung wird als Kapazitätsänderung des Kondensators aufgefasst und die Druckänderung erkannt. Beispielsweise wird die in den Detektor eintretende Infrarotstrahlung einer bestimmten Wellenlänge vom eingeschlossenen CO absorbiert, wodurch Wärme erzeugt und der Druck im Detektor erhöht wird. Dies führt dazu, dass sich die Membran ausdehnt und die Kapazität sich ändert. Somit erkennt der pneumatische Detektor die Menge der eintretenden Infrarotstrahlung einer bestimmten Wellenlänge als Kapazitätsänderung.

Der Infrarot-Gasanalysator enthält eine Referenzzelle und einen Chopper, um Gaskonzentrationen kontinuierlich und mit hoher Genauigkeit zu messen. Normalerweise ist auch ein Kompensationsdetektor für die Störkomponente enthalten, um die Störeffekte von Gasen (störende Gaskomponente) mit einem Wellenlängenband nahe der spezifischen Wellenlänge zu reduzieren, die von einer gemessenen Komponente absorbiert wird.

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