红外线CO气体分析仪器的结构原理使用讲义
一氧化碳检测方法
空气中一氧化碳检验方法一、不分光红外线气体分析法1原理一氧化碳对不分光红外线具有选择性的吸收。
在一定范围内，吸收值与一氧化碳浓度呈线性关系。
根据吸收值确定样品中一氧化碳的浓度。
2试剂和材料2.1变色硅胶：于120C下干燥2h。
2.2无水氯钙：分析纯。
2.3 高纯氮气：纯度99.99% 。
2.4霍加拉特(Hopcalite )氧化剂：10〜20目颗粒。
霍加拉特氧化剂主要成份为氧化猛(MnO)和氧化铜(CuO),它的作用是将空气中的一氧化碳氧化成二氧化碳，用于仪器调零。
此氧化剂在100C以下的氧化效率应达到100%。
为保证其氧化效率，在使用存放过程中应保持干燥。
2.5一氧化碳标准气体：贮于铝合金瓶中。
3、仪器和设备3.1一氧化碳不分光红外线气体分析仪。
3.1.1仪器主要性能指标如下：测量范围：0〜30ppm；0〜100ppm 两档重现性：＜0.5%满刻度)零点漂移：＜± 2满刻度/4h跨度漂移：＜± 2满刻度/4h线性偏差：＜± 1.5满刻度启动时间：30min〜1h 抽气流量：0.5L/min 左右响应时间：指针指示或数字显示到满刻的90%＜15S3.2 记录仪0〜10mV4采样用聚乙烯薄膜采气袋，抽取现场空气冲洗3〜4次，采气0.5L或1.0L，密封进气口，带回实验室分析。
也可以将仪器带到现场间歇进样,或连续测定空气中一氧化碳浓度。
5分析步骤5.1仪器的启动和校准5.1.1启动的零点校准：仪器接通电源稳定30min〜1h后，用高纯氮气或空气经霍加拉特氧化管和干燥管进入仪器进气口,进行零点校准。
5.1.2终点校准：用一氧化碳标准气(如30ppm)进入仪器进样口，进行终点刻度校准。
5.1.3零点与终点校准复复2〜3次,使仪器处于正常工作状态。
5.2样品测定将空气样品的聚乙烯薄采气袋接在装有变色硅胶或无水氯化钙的过滤器和仪器的进气口相连接，样品被自动抽到气室中，表头指出一氧化碳的浓度( ppm)。
红外线气体分析仪(课件六)
红外线气体分析仪的基本原理
其工作原理是基于某些气体对红外线的选择 性吸收。红外线分析仪常用的红外线波长为 2~12µm。简单说就是将待测气体连续不断 的通过一定长度和容积的容器，从容器可以 透光的两个端面的中的一个端面一侧入射一 束红外光，然后在另一个端面测定红外线的 辐射强度，然后依据红外线的吸收与吸光物 质的浓度成正比就可知道被测气体的浓度。
红外线气体分析仪的特点
1、能测量多种气体 除了单原子的惰性气体和具有对称结构无极性的双原子分子气
体外，CO、CO2、NO、NO2、NH3等无机物、CH4、C2H4 等烷烃、烯烃和其他烃类及有机物都可用红外分析器进行测量； 2、测量范围宽
可分析气体的上限达100%，下限达几个ppm的浓度。进 行精细化处理后，还可以进行痕量分析； 3、灵敏度高
红外分析仪基本结构及主要部件
红外线气体分析仪一般由气路和电路两部 分组成，它的气路和电路的联系部件也是核 心部分是发送器，发送器是红外分析仪的 “心脏”部分，它将被测组分浓度的变化转 为某种电参数的变化，并通过相应的电路转 换成电压或电流输出。发送器由光学系统和 检测器两部分组成，主要构成部件有如下一 些，红外辐射光源、气室和滤光元件、检测 器
切光片
切光片的作用是把辐射光源的红外光变成断续的光， 即对红外光进行调制。调制的目的是使检测器产生 的信号成为交流信号，便于放大器放大，同时改善 检测器的响应时间特性
气室
红外分析仪中的气室包括测量气室、参比气室、和 滤波气室，他们的结构基本相同，都是圆筒形，两 端都是用晶片密封。
滤光片
红外线气体分析仪调校的主要内容和要求
相位平衡调整 调整切光片轴心位置，使其处在两 束红外光的对称点上。要求切光片同时遮挡或同时 漏出两个光源，即所谓同步，使两个光路作用在检 测器室两侧窗口上的光面积相等。
C600红外线气体分析仪器使用说明
注：其他三组分与一氧化碳操作类似。
11、输出界面：
12、模拟量输出界面：
13、1号模拟量输出调整
点击确认，有光标后可调整
确认后光标消失，数据已存储
人们一直都知道：很多材料能吸收红外辐射（由于分子内振动）对任何一种材料，它的吸收能力随波长（它的吸收光谱）变化而变化，不同材料有不同的吸收光谱，红外气体传感器运作的基本原理是依靠对以上事实的发现。表1中显示了典型的红外光谱，包括一氧化碳、丙烷、己烷和二氧化碳。
表1：吸收光谱
设计原理
所有红外气体传感器都有基本的组成部分：一个红外源（即白炽灯），探头（如热电池，烟火探头），选择适当波长的方法（如光带通过干扰过滤器）和样本元件。辐射从辐射源通过样本元件和波长选择器。波长选择对传感器的相对选择性有相当大的பைடு நூலகம்响。未被样本吸收的辐射被探头测出，对样本中目标气体的浓度值提供测量的结果。样本中的另一个探头（或渠道）被设置成另一种波长，不会被样本中任何可能出现的波长稀释，这通常被用来提供参考测量值。
预热结束后一起进入测量。
仪器上电后30分钟自动调零一次，以后的调零施加及周期按主菜单的：自动调零设定“中的设定进行。
四菜单操作说明
C600红外气体分析仪为可选配多组分检测仪器，根据不同客户的要求而定
1、上电后进入LOGO界面
2、5秒后系统进入预热调整阶段这段时间有100秒
3、预热结束后仪器进入测量状态
使用方法
外界气体通过传感器的一个底端颗粒型过滤器扩散到光学室内，内部的钽酸锂热电探测器提供输出信号，它随其表面热能的变化而改变。长寿命的钨丝
灯作为红外热源供给探测器，灯的电源电压必须是脉冲信号（如图1），最佳脉冲信号频率为4Hz 50%的占空比。对光源的调制，背景干扰因素也可以降低和消除。探测器信号包含对于直流偏移电压的多阶响应。
红外线气体分析仪篇PPT(完整版)
主要测量CO、CO2、NO、SO2、CH4、CmHn等气体。 红外线是靠近可见的红外光而波长较红色光大的一段光谱，肉眼看不见，属于不可见光范围。
分辨率：≤0.5% 量程 二、红外分析仪基本原理
二、红外分析仪基本原理
T90：与测量室长度和样气管线流量和电子响 应时间有关。
波段，所以不能用红外气体分析仪来测量。
红外线是靠近可见的红外光而波长较红色光大的一段光谱，肉眼看不见，属于不可见光范围。
重复性：≤0.5% 量程 红外线是靠近可见的红外光而波长较红色光大的一段光谱，肉眼看不见，属于不可见光范围。
二、红外分析仪基本原理
气体吸收了红外线光谱的辐射能后，一部分可转变成热能，使温度升高。
6.2
气体
CH4 C2H2 C2H4
吸收波长 λ/μm
3.3 , 7.7
3.7
10.5
二、红外分析仪基本原理
同一原子组成的双原子气体，如N2、 O2、Cl2、H2等，以及各种惰性气体，如Ne、Ar 等，由于在1～25µm的波长范围内没有特征吸 收波段，所以不能用红外气体分析仪来测量。
三、典型分析仪（ABB Uras 26）
红外线气体分析仪篇
一、红外线的基本知识
红外线是靠近可见的红外光而波长较红色光 大的一段光谱，肉眼看不见，属于不可见光范围。
波长为～420µm 之间。
二、红外分析仪基本原理
各种多原子气体（CO,CO2,CH4等）对红外线这一 段电磁波的辐射都能具有一定的吸收能力，而且这种 吸收能力对波长具有选择性，只有当红外光谱中某一 段光谱的频率与物质分子本身的频率一致时，该物质 分子才吸收这一段红外光谱的辐射能。我们把能吸收 的这一段红外线光谱称为该气体的特征吸收波段。气 体吸收了红外线光谱的辐射能后，一部分可转变成热 能，使温度升高。红外线光谱的辐射又特别显著，这 就能让我们利用各种元件，如热电堆、热敏电阻等去 测量红外线辐射能的大小。
红外气体分析仪原理
红外气体分析仪原理
红外气体分析仪的工作原理是利用红外辐射与气体分子之间的相互作用来识别和测量气体的类型和浓度。
其主要原理包括红外光源、样品室、检测器和数据处理系统。
首先，红外光源产生特定频率的红外光束，并通过光学系统引导到样品室。
红外光会穿过样品室，射向内部的待测气体。
当红外光束通过气体时，气体分子会吸收特定频率的红外光能量。
吸收的光的强度与气体中特定分子的浓度相关。
接下来，检测器会测量并比较红外光源发出的光与通过样品室后的光的差异。
任何被气体分子吸收的红外光都会使检测器输出信号产生变化。
最后，数据处理系统会分析检测器输出信号，通过对比事先设定的气体吸收谱线和实际测量的谱线，来确定待测气体的种类和浓度。
红外气体分析仪具有快速、准确和灵敏的特点，并广泛应用于环境监测、工业过程控制以及安全防护等领域。
红外分析仪构成、原理
1红外分析仪构成1.1红外线气体分析仪红外线气体分析仪是基于红外检测原理，属于光学分析仪器中的一种。
它是利用不同气体对不同波长的红外线具有特殊的吸收能力来实现气体的组分检测的。
红外线式气体检测主要利用了气体对红外线的波长有选择的可吸收型和热效应两个特点。
红外线气体分析器是一种吸收式的、不分光型的气休分析器。
所谓吸收式即利用气体对电磁波的吸收特性。
不分光型也称为非色散型，即光源发射出连续光谱的射线，全部投射到被分析的气样上去。
利用气体的特征吸收波长及其积分特性进行定性和定量的分析，大部分的有机和无机气体在红外波段内都有其特征吸收峰。
有的气体还有两个或多个特证吸收峰。
具有对称结构的、无极性的双原子分子气体，如O2、H2等，以及单原子分子气体，例如Ar等，在红外线彼段内没有特征吸收峰。
因此红外线气体分析仪对这种双原子和单原子分子气体不能进行分析测量，每一台红外线气体分析器只能分析一种气体，例如一台CO2红外线气体分析器，它可以从一个多组分的混合气体中分析出CO2的体积百分比浓度，如果背景气体中的某一组分在红外线波段内有与CO2的特征吸收峰重迭的部分。
那么我们称这种背景气体为干扰组分，因此在气样进人红外线气体分析仪之前要把这种干拢组分去除掉。
水蒸汽在2.6-10µm这个很宽的波段范圈内有吸收的特性。
因此水蒸汽对红外线气体分析器来讲是一种重要的干扰组分，在分析之前都要对样气进行干燥处理，去除水分，这样才能保证测量的准确性。
红外线气体分析器的工作原理：用人工方法制造一个包括被测气体特征吸收峰波长在内的连续光谱的辐射源，让这个连续光谱通过固定厚度的含有被测气体的混合组分，在混合组分的气体层中，被测气体的浓度不同，吸收固定波长红外线的能量也不相同。
继而转换成的热量也不相同，在一个特制的红外检测器中再将热量转换成温度或压力，测量这个温度或压力就可以准确地测量出被分析气体的浓度，从朗伯特一比耳定律来看，I=I o e-kcl，就是要使红外线气体分析器辐射源的发射能量连续地通过一定厚度的被分析气样，也就是说使I o、K、L确定下来。
红外线CO气体分析仪器的结构原理使用讲义
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显示器
四、仪器的标定
绝对值标定法 差分值标定法
绝对值标定法
调零
参比室 0 分析室 0 1 2 0
显示器
绝对值标定法
调满刻度
参比室 0 分析室 330 1 2 330
显示器
差分值标定法
调零
参比室 300 分析室 300 1 2 0
显示器
差分值标定法
调满刻度
参比室 300 分析室 330 1 2 30
2、开机
电 源 开 关
3、程序自动启动
4、启动后的主菜单
新的测定
功能键 分别对 应上面 的小黑 框中的 英文
键盘与 计算机 相似
主 界 面
5、校正仪器
(1)流量校准
(2)零点校准
(3)红蓝光源校准
校准时H2O 和CO2的控制旋扭要放到Bypass 位置
6、数据测量
F4是最常用的， 测量按F4
2. 红外线CO2气体分析仪法的优点
迅速而准确 简单而方便 整体而连续 智能化
二、仪器的基本组成
主要由光源、气室和检测器组成
CO2 红 外 光 源
1 2
气 室
检 测 器
三、仪器的工作原理
红外线（infrared）是波长在0.75～ 400 µ m范围内的电磁波。红外线按其波 长长度划分：25～400 µ m为远红外线； 2.5～25 µ m为中红外线；0.75～2.5 µ m为近红外线。 不同气体对红外线的吸收不同。由同种 原子组成的气体分子如N2、H2、O2等均 不吸收红外线。只有由异种原子组成的 气体分子如CO、CO2、CH4、H2O等可 以吸收红外线。
co检测仪原理
co检测仪原理
CO检测仪是一种用于检测环境中一氧化碳浓度的仪器。
它的
工作原理是利用一种叫做电化学传感器的器件来测量环境中的CO浓度。
电化学传感器通常由三个主要部分组成：工作电极、参比电极和电解质。
在CO检测仪中，工作电极上涂有一种特殊的材料，该材料可以与CO发生化学反应。
当环境中的CO气体与工作
电极上的材料接触时，会引发氧化还原反应。
该氧化还原反应产生的电流会被电化学传感器测量并转换为一个电压信号。
根据这个电压信号的大小，CO检测仪可以计算
出环境中CO的浓度。
通常，测量所得的CO浓度以百分比体
积（%Vol）或以毫米汞柱（mmHg）表示。
为了保证准确性，CO检测仪还需要进行校准。
校准是指将仪
器的测量结果与已知浓度的CO气体进行比较，并对仪器进行
调整，使其能够准确地测量环境中的CO浓度。
总的来说，CO检测仪利用电化学传感器测量环境中CO气体
引发的氧化还原反应产生的电流，然后将其转换为CO浓度的
电压信号。
这种仪器在许多领域中得到广泛应用，如室内空气质量监测、工业安全等。
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2. 红外线CO2气体分析仪法的优点
迅速而准确 简单而方便 整体而连续 智能化
二、仪器的基本组成
主要由光源、气室和检测器组成
CO2 红 外 光 源
1 2
气 室
检 测 器
三、仪器的工作原理
红外线（infrared）是波长在0.75～ 400 µ m范围内的电磁波。红外线按其波 长长度划分：25～400 µ m为远红外线； 2.5～25 µ m为中红外线；0.75～2.5 µ m为近红外线。 不同气体对红外线的吸收不同。由同种 原子组成的气体分子如N2、H2、O2等均 不吸收红外线。只有由异种原子组成的 气体分子如CO、CO2、CH4、H2O等可 以吸收红外线。
六、在植物生理研究中的应用
测定光合速率 测定呼吸速率 作光—光合作用曲线：光补偿点，光饱和点，表观 量子产额，量子效率 作CO2—光合作用曲线：CO2补偿点，CO2饱和点 作温度—光合作用曲线：光合作用最低温度，最适 温度，最高温度 测定光呼吸速率：零气法；外推法 测定蒸腾速率；气孔导度等
P
F
C
D A
P
F
D
P. 气泵
开放式气路系统 F. 流量计 C. 同化室 D. 干燥器 A. 红外线CO2分析仪
光合速率计算
C F 273 .15 P Pn S 22.4 273 .15 t 1.01325
式中：Pn——光合速率，µ mol CO2／(m2· s)。 ΔC——CO2浓度落差C1－C2，µmol/mol。 S——叶片面积，m2。 F——气体流量，L/s。 t——同化室的温度，℃ P——为气压，MPa。
红外线 CO2气体分析仪器的 结构、原理、使用及在植物 生理研究中的应用
一、引言
植物在生命活动过程中，常伴有CO2的释 放与吸收。CO2量的变化能标志植物生理 生化活性的强弱。 光
CO2+H2O
光合细胞
பைடு நூலகம்
(CH2O)+O2
1.光合作用测定方法
改良半叶法 PH比色法 氧电极法 红外线CO2气体分析仪法
Conductance to H 2 O (mol H 2 O m -2 s -1 )
Reference cell CO 2 (μmol CO 2 mol -1 ) Sample cell CO 2 (μmol CO 2 mol -1 ) Intercellular CO 2 concentration (μmol CO 2 mol -1 )
LI-6400便携式光合作用测定系统
一、仪器
二、仪器的优点
1、叶室环境可以调控。如可以测在不同温度、 光强、CO2浓度下的光合作用。
2、测定参数多。
3、数据可存储，可与计算机连接。
4、反应灵敏。
5、固定叶面积，仪器自动计算各参数结果。
三、可测定的主要参数
Photosynthetic rate (μmol CO 2 m -2 s -1 )
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显示器
四、仪器的标定
绝对值标定法 差分值标定法
绝对值标定法
调零
参比室 0 分析室 0 1 2 0
显示器
绝对值标定法
调满刻度
参比室 0 分析室 330 1 2 330
显示器
差分值标定法
调零
参比室 300 分析室 300 1 2 0
显示器
差分值标定法
调满刻度
参比室 300 分析室 330 1 2 30
三、仪器的工作原理
红外线经过CO2气体分子时，其辐射能量减 少，被吸收的红外线辐射能量的多少与该气 体的吸收系数（K）、气体浓度（C）和气 体层的厚度（L）有关，并符合朗伯—比尔 定律，可以用下式表示： KCL E=E0e 式中：E0——入射红外线的辐射能量； E——透过的红外线的辐射能量。
显示器
五、IRGA法测定光合速率 的气路系统
开放式气路系统 密闭式气路系统
1.开放式气路系统
该系统用双气室IRGA，以气泵为动力， 将流经同化室前的空气（参比气体）泵 入参比气室，流经同化室后的空气（样 本气体）泵入分析气室，最后将气体排 出，由仪器测出参比气体和样本气体的 CO2浓度差，根据气体流量、同化室中 叶片的面积，求出叶片的光合速率。
三、仪器的工作原理
CO2 气体能吸收红外线四个区段的能量， 吸 收 峰 的 波 长 分 别 在 ： 2.66 µ m 、 2.77 µ m、4.26 µ m、14.99 µ m，其吸收率分 别为 0.54 ％、 0.31 ％、 23.2 ％、 3.1 ％。 峰值为 4.26 µ m 的吸收率最高，在 CO2 浓 度较低时，在特性波长（ 4.26 µ m ）下， 被CO2气体吸收的红外线辐射能量与CO2气 体的浓度呈线性关系。
C V 273 .15 P Pn t S 22 .4 273 .15 t 1.01325
式中：Pn——光合速率，µ mol CO2／(m2· s)。 ΔC——CO2浓度落差C1－C2，µmol/mol。 Δt——测定时间，s。 S——叶片面积，m2。 V——同化室（包括气路系统）体积，L。 t——同化室的温度，℃。 P——为气压，MPa。
Transpiration rate (mmol H 2 O m -2 s -1 )
Reference cell H 2 O (mmol H 2 O mol -1 ) Sample cell H 2 O (mmol H 2 O mol -1 ) Relative humidity in the sample cell (%) Flow rate to the sample cell (μmol s -1 )
四、 IRGA检测原理
检测器是光电导型锑化铟半导体元件。 参比气室 红外线辐射能量不变 分析气室 红外线辐射能量减少→半导体 的电阻下降
CO2浓度→红外线辐射能量→电容变化
当在半导体外加一个稳定电流时，由于受 电阻变化的影响，输出的信号电压值也随 CO2浓度而变化。
参比室 300 分析室 330
2.密闭式气路系统
被测植物或叶片密闭在同化室中，不与 同化室外发生任何的气体交换，同化室 内的CO2浓度因光合作用而下降，可用 IRGA测定同化室内CO2浓度的下降值， 计算光合速率。
光
C
D
P
A 330
密闭式气路系统 P. 气泵 C. 同化室 D. 干燥器 A. 红外线CO2分析仪
光合速率计算