Analizatory gazu podczerwonego określają stężenie gazu poprzez pomiar absorpcji promieniowania podczerwonego na charakterystycznych długościach fal.który odnosi absorpcję optyczną do stężenia gazu i długości ścieżki optycznejW praktycznych przyrządach jednak na sygnał mierzony wpływają również temperatura próbki, ciśnienie próbki, stabilność optyczna i stan pracy detektora.
Temperatura i ciśnienie należą do najważniejszych zmiennych środowiskowych i procesów wpływających na dokładność, powtarzalność i długoterminową stabilność pomiarów gazu podczerwonego.
Zależność między intensywnością podczerwoną występującą a intensywnością podczerwoną przesyłaną można wyrazić w uproszczonej formie w następujący sposób:
Zmiany temperatury lub ciśnienia mogą zmieniać gęstość cząsteczkową gazu, właściwości wchłaniania,warunki drogi optycznejEfekty wynikające z tego mogą występować w postaci zerowego dryfu, dryfu przedziału, zwiększonego hałasu lub zmniejszonej powtarzalności.
Zmiany temperatury mogą zakłócać analizę gazu podczerwonego zarówno przez gaz próbkowy, jak i sprzęt analizatora.
Szybkie zmiany temperatury są zazwyczaj trudniejsze do skorygowania niż powolne, stabilne zmiany, ponieważ ogniwa gazowe, elektronika, źródło światła,i detektor może nie osiągnąć równowagi cieplnej w tym samym tempieMoże to powodować tymczasowe dryfowanie nawet w przypadku dostępnej kompensacji temperatury.
Absorpcja w podczerwieni zależy od liczby molekuł gazu absorbujących w ścieżce optycznej.Ciśnienie otoczenia staje się również istotne, gdy system próbkowania lub komora pomiarowa śledzi ciśnienie atmosferyczne.
| Czynniki wpływające | Podstawowy mechanizm | Typowy efekt pomiaru | Wspólna metoda kontroli |
|---|---|---|---|
| Temperatura próbki | Zmiany gęstości gazu i charakterystyki absorpcji podczerwieni | Odchylenie przedziału lub zakłócenie koncentracji | Pomiar temperatury i automatyczna kompensacja |
| Temperatura analizatora | Wpływa na źródło światła, detektor, filtry, elektronikę i ustawienie optyczne | Zerowy dryft, niestabilna wartość wyjściowa i zmniejszona powtarzalność | Systemy regulacji cieplnej ogniw gazowych i elementów wykrywających |
| Niska temperatura próbki | Powoduje skroplenie wilgoci lub związków kondensacyjnych | Zanieczyszczenie okien, osłabienie sygnału i ograniczenie przepływu | Utrzymać ścieżkę próbki powyżej odpowiedniego punktu kondensacji |
| Wysokie ciśnienie w komórce próbkowej | Zwiększa gęstość liczby molekularnej | Zwiększa się wchłanianie; odczyt może być fałszywie wysoki | Regulacja ciśnienia i kompensacja |
| Niskie ciśnienie w komórce próbkowej | Zmniejsza gęstość liczby molekularnej | Zmniejsza się wchłanianie; odczyt może być fałszywie niski | Regulacja ciśnienia i kompensacja |
| Szybkie wahania ciśnienia | Zmienia gęstość cząsteczek i zakłóca przepływ komory | Hałasowe, nieregularne lub chwilowo niedokładne odczyty | Stabilizacja ciśnienia i przepływu |
Przemysłowe systemy analizy gazu w podczerwieni powszechnie łączą w sobie stabilizację sprzętową, kondycjonowanie próbki i kompensację oprogramowania.warunki procesu, oraz projektowania analizatora.
Dlaczego podczerwony analizator gazu dryfuje, gdy zmienia się temperatura otoczenia?
Temperatura może wpływać na reakcję wchłaniania gazu, ścieżkę optyczną, wyjście źródła podczerwonego, linię wyjścia detektora, filtry i elementy elektroniczne.przemieszczanie się przedziału, lub zmniejszona powtarzalność.
Czy ciśnienie atmosferyczne zawsze równa się ciśnieniu wewnątrz komórki gazowej?
Ciśnienie komórki zależy od układu próbkowania, połączenia procesu, oporu przepływu, układu spalin i komponentów regulacji ciśnienia.Korekta pomiaru powinna opierać się na ciśnieniu reprezentującym rzeczywiste warunki w ogniwach gazowych.
Czy kompensowanie oprogramowania może całkowicie wyeliminować błędy w temperaturze i ciśnieniu?
Kompensacja może znacząco zmniejszyć przewidywalne błędy, ale niekoniecznie poprawić poważne przejściowe, kondensację, skażoną optykę, niestabilny przepływ,lub warunków pracy poza zakresem korekty analizatoraStabilne kondycjonowanie próbki pozostaje niezbędne.
Dlaczego kondensacja jest szczególnie szkodliwa dla pomiarów podczerwieni?
Kondensat może pokrywać okna optyczne, pochłaniać lub rozpraszać promieniowanie podczerwone, zmieniać skład próbki i ograniczać przepływ.Efekty te nie mogą być niezawodnie skorygowane przez standardowy algorytm temperatury lub ciśnienia.
Temperatura i ciśnienie bezpośrednio wpływają na proces wchłaniania gazu oraz stabilność pracy analizatorów gazu podczerwonego.warunki drogi optycznej, i reakcji składników, podczas gdy zmiany ciśnienia wpływają na liczbę molekuł absorbujących w komorze pomiarowej.Szybkie wahania mogą również zwiększać hałas i przekraczać możliwości konwencjonalnych metod kompensacji.
Stabilna temperatura komory, skuteczna kompensacja temperatury i ciśnienia, kontrolowane ciśnienie i przepływ próbki,odpowiednie zapobieganie kondensacji są zatem niezbędne do utrzymania dokładnych i powtarzalnych pomiarów gazu podczerwonego w zastosowaniach przemysłowych.
