Gli analizzatori di gas a infrarossi determinano la concentrazione di gas misurando l'assorbimento della radiazione a infrarossi a lunghezze d'onda caratteristiche.che collega l'assorbimento ottico alla concentrazione di gas e alla lunghezza del percorso otticoTuttavia, negli strumenti pratici, il segnale misurato è influenzato anche dalla temperatura del campione, dalla pressione del campione, dalla stabilità ottica e dalla condizione di funzionamento del rilevatore.
La temperatura e la pressione sono tra le più importanti variabili ambientali e di processo che influenzano l'accuratezza, la ripetibilità e la stabilità a lungo termine delle misurazioni dei gas a infrarossi.
La relazione tra intensità dell'infrarosso incidente e quella trasmessa può essere espressa in forma semplificata come:
Questa relazione presuppone che le condizioni di misurazione pertinenti rimangano controllate.condizioni di percorso otticoGli effetti che ne derivano possono manifestarsi come deriva zero, deriva di span, aumento del rumore o riduzione della ripetibilità.
La variazione di temperatura può interferire con l'analisi del gas a infrarossi sia attraverso il gas campione che attraverso l'hardware dell'analizzatore.
I cambiamenti rapidi di temperatura sono generalmente più difficili da correggere rispetto ai cambiamenti lenti e stabili perché la cella a gas, l'elettronica, la fonte luminosa,e il rilevatore non raggiungono l'equilibrio termico alla stessa velocitàQuesto può creare una deriva temporanea anche quando è disponibile una compensazione di temperatura.
L'assorbimento dell'infrarosso dipende dal numero di molecole di gas assorbenti nel percorso ottico.La pressione ambientale diventa rilevante anche quando il sistema di campionamento o la camera di misura tracciano la pressione atmosferica.
| Fattore di influenza | Meccanismo primario | Effetto di misurazione tipico | Metodo di controllo comune |
|---|---|---|---|
| Temperatura del campione | Modifiche della densità del gas e delle caratteristiche di assorbimento a infrarossi | Distrazione della portata o distorsione della concentrazione | Misurazione della temperatura e compensazione automatica |
| Temperatura dell'analizzatore | Colpisce la fonte di luce, il rilevatore, i filtri, l'elettronica e l'allineamento ottico | Drift zero, base instabile e ridotta ripetibilità | Controllo termico della cella a gas e componenti di rilevamento |
| Temperatura bassa del campione | Fa sì che l'umidità o i composti condensabili si liquefichino | Contaminazione delle finestre, attenuazione del segnale e restrizione del flusso | Mantenere il percorso del campione al di sopra del punto di condensazione pertinente |
| Pressione elevata della cella campionaria | Aumenta la densità del numero molecolare | Aumento dell'assorbimento; la lettura può essere falsamente elevata | Regolazione e compensazione della pressione |
| Basse pressioni delle celle di campionamento | Diminuisce la densità del numero molecolare | Assorbimento diminuisce; la lettura può essere falsamente bassa | Regolazione e compensazione della pressione |
| Rapide fluttuazioni di pressione | Modifica la densità molecolare e disturba il flusso della camera | Letture rumorose, irregolari o temporaneamente imprecise | Stabilizzazione della pressione e del flusso |
I sistemi industriali di analisi dei gas a infrarossi combinano comunemente la stabilizzazione hardware, il condizionamento del campione e la compensazione software.condizioni di processo, e progettazione dell'analizzatore.
Perché un analizzatore di gas a infrarossi deriva quando cambia la temperatura ambiente?
La temperatura può influenzare la risposta di assorbimento del gas, il percorso ottico, l'uscita della sorgente a infrarossi, la linea di base del rilevatore, i filtri e i componenti elettronici.spirale, o ridotta ripetibilità.
La pressione atmosferica è sempre uguale alla pressione all'interno della cella a gas?
La pressione della cella dipende dal sistema di campionamento, dalla connessione del processo, dalla resistenza al flusso, dalla disposizione degli scarichi e dai componenti di controllo della pressione.La correzione della misurazione dovrebbe basarsi sulla pressione che rappresenta le condizioni effettive della cella a gas.
Può la compensazione software eliminare completamente gli errori di temperatura e pressione?
La compensazione può ridurre sostanzialmente gli errori prevedibili, ma non può necessariamente correggere i transitori gravi, la condensazione, l'ottica contaminata, il flusso instabile,o condizioni di funzionamento al di fuori del range di correzione dell'analizzatoreIl condizionamento stabile dei campioni rimane essenziale.
Perché la condensa è particolarmente dannosa per la misurazione a infrarossi?
Il condensato può rivestire le finestre ottiche, assorbire o disperdere le radiazioni infrarosse, modificare la composizione del campione e limitare il flusso.Questi effetti non possono essere corretti in modo affidabile da un algoritmo standard di temperatura o pressione da solo.
La temperatura e la pressione influenzano direttamente il processo di assorbimento dei gas e la stabilità operativa degli analizzatori a infrarossi.condizioni di percorso ottico, e risposta dei componenti, mentre le variazioni di pressione influenzano il numero di molecole assorbenti nella camera di misura.Le fluttuazioni rapide possono anche aumentare il rumore e superare la capacità dei metodi di compensazione convenzionali.
Temperatura di camera stabile, compensazione efficace della temperatura e della pressione, pressione e flusso di campione controllati,e una corretta prevenzione della condensazione sono quindi essenziali per mantenere misure accurate e ripetibili dei gas a infrarossi nelle applicazioni industriali.
