烟气分析仪的设计原理主要基于电化学传感技术、红外吸收原理、紫外吸收与荧光原理、化学发光原理、顺磁式原理以及激光光谱技术,这些原理共同构成了烟气分析仪精准检测烟气成分的技术基础。以下是具体设计原理的揭秘:
1.电化学传感技术:
电化学气体传感器是分析仪的核心组件之一,其工作原理基于气体与电极之间的化学反应。
待测气体经过除尘、去湿后进入传感器气室,通过渗透膜进入电解槽,在恒电位工作电极处发生氧化或还原反应,产生极限扩散电流。
电流的大小与气体浓度成正比,通过测量电流信号即可计算出气体的浓度。
电化学传感器常用于检测氧气、一氧化碳、硫化氢、二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮等气体,具有高选择性和连续工作的能力。
红外气体传感器利用不同气体分子对特定波长红外光的吸收特性进行定量分析。
红外光源发出宽带光谱,当烟气经过测量室时,特定波长的光被气体吸收,未被吸收的光则被探测器接收。
探测器记录被吸收后的光谱,通过对比原始光谱,可以精确计算出特定气体的浓度。
红外吸收技术具有非接触性质和高灵敏度,常用于检测一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、一氧化氮、甲烷、一氧化二氮等气体。
3.紫外吸收与荧光原理:
紫外吸收原理与红外传感器相似,利用气体在紫外波段的吸收特征进行检测。
紫外荧光原理则是当特定的气体分子被特定波长的紫外光激发后,会跃迁到激发态,当其回到基态时会发射出波长更长的荧光。
通过检测荧光的强度即可确定检测气体的浓度,常用于检测二氧化硫等气体。
4.化学发光原理:
化学发光传感器主要用于检测氮氧化物。
当样气中的一氧化氮与过量的臭氧在反应室中混合后,会发生化学反应并发出特定波长的光,光强与一氧化氮的浓度成正比。
氮氧化物的测量需要将氧气中的二氧化氮通过催化剂加热还原成一氧化氮,再与臭氧反应测量氮氧化物的浓度,通过计算差值得出二氧化氮浓度。
5.烟气分析仪顺磁式原理:
顺磁式传感器利用氧气具有强顺磁性的特性进行测量。
大多数气体是抗磁性,而氧气在非均匀磁场中会受到力的作用或产生热磁对流效应。
通过测量这些效应即可精确测量出氧气的浓度。
6.激光光谱技术:
激光光谱技术使用可调谐激光器发出波长较窄的激光,扫描到目标气体的单条吸收谱线。
检测激光穿过样气后的光强衰减,结合比尔朗伯定律,即可计算出浓度。
该技术具有高精度和高选择性的特点,适用于对检测精度要求高的场合。
