Недисперги́рующий инфракра́сный анализа́тор ( англ. nondispersive infrared sensor , NDIR ) — простой спектроскопический сенсор , часто используемый в качестве газового детектора . Он называется недиспергирующим, потому что не содержит устройства, разлагающего спектр излучения — диспергирующего устройства, например, призмы, применяемого в спектрографах .

Принцип работы

Главные составные части недиспергирующего газового анализатора — источник инфракрасного излучения , камера с образцом, светофильтр и инфракрасный детектор. Инфракрасное излучение направляется через камеру с образцом в детектор. Перед детектором либо перед камерой с образцом установлен светофильтр , поглощающий весь спектр, за исключением тех длин волн, которые способны поглощать молекулы определяемого газа.

Параллельно размещён параллельный оптический канал в котором стоит другая камера с эталонным газом, не поглощающим в инфракрасной части спектра, обычно с азотом . Исследуемый газ в камере для образца вызывает поглощение определённых длин волн, присущих природе этого газа в соответствии с законом Бугера — Ламберта — Бера . Ослабление этого излучения измеряется инфракрасным детектором, по степени поглощения определяют концентрацию исследуемого газа в газовой смеси.

В идеальном случае молекулы других газов не поглощают свет на длинах волн поглощения исследуемого газа и не снижают количество света, достигающего детектора, однако некоторая перекрестная чувствительность (влияние на измерение концентрации интересующего газа других газов в газовой смеси) неизбежна .

Инфракрасный поток излучения обычно делают прерывистым или модулированным с помощью обтюраторов , чтобы можно было вычесть тепловые инфракрасные фоновые сигналы из измеряемого оптического сигнала .

Недиспергирующие инфракрасные анализаторы часто встречаются в системах ОВК .

Конфигурации с несколькими светофильтрами, установленными на разных детекторах либо на вращающемся барабане, позволяют одновременно проводить измерения на нескольких выбранных длинах волн.

Газы и их длины волн

• Кислород (O ₂ ) — 0,763 мкм .
• Диоксид углерода (CO ₂ ) — 4,26 мкм ; 2,7 мкм, также 13 мкм .
• Монооксид углерода (CO) — 4,67 мкм ; 1,55 мкм; 2,33 мкм; 4,6 мкм; 4,8 мкм, 5,9 мкм .
• Оксид азота(II) (NO) — 5,3 мкм, NO ₂ восстанавливается до NO, после чего они измеряются вместе как NOx; NO также поглощает ультрафиолетовое излучение на 195—230 нм, NO ₂ измеряется на 350—450 нм в случаях, когда известно, что концентрация NO ₂ низкая, то последнее часто игнорируется и измеряется только NO; также на 1,8 мкм .
• Оксид азота(II) (NO) — 6,17—6,43 мкм; 15,4—16,3 мкм; 496 нм (УФ) .
• Оксид азота(IV) (NO ₂ ) — 7,73 мкм (существует перекрестная чувствительность с NO ₂ и SO ₂ ) ; 1,52 мкм; 4,3 мкм; 4,4 мкм, также около 8 мкм .
• Азотная кислота (HNO ₃ ) — 5,81 мкм .
• Аммиак (NH ₃ ) — 2,25 мкм, 3,03 мкм; 5,7 мкм .
• Сероводород (H ₂ S) — 1,57 мкм, 3,72 мкм, 3,83 мкм .
• (SO ₂ ) — 7,35 мкм; 19,25 мкм .
• Фтороводород (HF) — 1,27 мкм; 1,33 мкм .
• Хлороводород (HCl) — 3,4 мкм .
• Бромоводород (HBr) — 1,34 мкм; 3,77 мкм .
• Иодоводород (HI) — 4,39 мкм .
• Углеводороды — 3,3—3,5 мкм, колебания связи C—H .
• (CH ₄ ) — 3,33 мкм, также может использоваться 7,91 (±0,16) мкм ; 1,3 мкм; 1,65 мкм; 2,3 мкм; 3,2-3,5 мкм; около 7,7 мкм .
• Ацетилен (C ₂ H ₂ ) — 3,07 мкм .
• Пропан (C ₃ H ₈ ) — 1,68 мкм; 3,3 мкм .
• Хлорметан (CH ₃ Cl) — 3,29 мкм .
• Вода (H ₂ O) — 1,94 мкм; 2,9 мкм (перекрестная чувствительность с CO ₂ ) , также может использоваться 5,78±0,18 мкм для устранения перекрестной чувствительности с CO ₂ , 1,3 мкм; 1,4 мкм; 1,8 мкм .
• Озон (O ₃ ) — 9,0 мкм , также 254 нм (УФ) .
• Пероксид водорода (H ₂ O ₂ ) — 7,79 мкм .
• Смеси низших спиртов — 9,5±0,45 мкм .
• Формальдегид (HCHO) — 3,6 мкм .
• Муравьиная кислота (HCOOH) — 8,98 мкм .
• Сульфид карбонила (COS) — 4,87 мкм .

Примечания

Ссылки

• , The Gas Detector Encyclopedia, Edaphic Scientific Knowledge Base