红外线CO2气体分析仪器结构、原理、使用

红外气体分析仪的工作原理红外气体分析仪是一种用于检测和测量气体成分的仪器。

它利用红外线吸收光谱技术，通过测量物质对红外辐射的吸收来检测气体成分。

下面将详细介绍红外气体分析仪的工作原理。

红外线吸收光谱技术是一种基于物质对特定波长范围内的红外辐射的吸收特性的分析方法。

红外线是介于可见光和微波之间的电磁辐射的一种。

不同的物质对不同波长的红外辐射有不同的吸收特性，且吸收特性是独特的，可以用于确定物质的成分和浓度。

红外气体分析仪主要由光源、红外光谱仪、样品室和检测器组成。

首先，红外光源产生红外辐射。

通常使用的红外光源有红外灯、红外激光等。

红外辐射通过一个宽带滤光器，只保留一定范围内的红外辐射进入红外光谱仪。

红外光谱仪是红外气体分析仪的核心部件，它用于分析样品对红外辐射的吸收情况。

红外光谱仪通常由一个光栅和一个检测器组成。

光栅用于分散红外辐射成不同波长的光，而检测器用于测量各个波长的光的强度。

样品室是用于容纳气体样品的空间，通常使用的有气动比例阀。

气体样品进入样品室后，会与红外辐射发生相互作用，其中部分会被吸收，发生吸收峰。

检测器接收到红外光谱仪输出的光信号后，会将其转换成电信号，并送入放大器进行放大。

然后，放大后的信号会传输到数据处理系统，经过处理并与预设的吸收光谱进行比较，最终得出气体成分和浓度的结果。

红外气体分析仪的工作原理基于不同气体对红外辐射有不同的吸收特性。

气体的吸收特性可以通过分析其分子结构和振动模式得到。

在红外光谱中，气体分子的振动力学会导致吸收峰的出现，每种气体都有特定的吸收峰。

因此，通过测量物质对特定波长的红外辐射的吸收情况，可以确定气体的成分和浓度。

红外气体分析仪的优点是快速、准确且无需预处理气体样品。

它可以实时监测气体成分，并广泛应用于工业过程控制、环境监测、安全检测和医学诊断等领域。

总结起来，红外气体分析仪通过测量物质对特定波长范围内的红外辐射的吸收来检测气体成分和浓度。

其工作原理基于气体分子的振动和能级跃迁，通过分析吸收峰的位置和强度可以确定气体的成分和浓度。

GXH -- 3010E型便携式红外线分析器安装使用说明书01080254号北京市华云分析仪器研究所有限公司目录一、概述 (1)二、主要技术数据 (1)三、仪器结构与工作原理 (2)四、仪器的使用与调校 (4)五、仪器的故障及其排除 (6)六、仪器运输与保管 (7)七、仪器的成套性： (7)八、制造厂的保证 (7)感谢各位用户使用本仪器，为了能正确使用仪器，在使用前请仔细阅读使用说明书。

一、概述GXH — 3010E 型便携式红外线分析器，是为环境监测、环境保护、农业与林业科研、人防系统、卫生监督及疾控中心研制的小型测量仪器。

仪器能快速、准确地对室内环境中的二氧化碳浓度进行检测。

因为仪器能用内置锂电池供电，所以还能实现对室外环境及野外作业场所的CO2进行检测。

仪器为线性化输出，直读浓度、液晶显示、保证三位有效数字。

本仪器是原GXH — 3010D 型便携式CO2分析器的改进型，除保留原机型特点外，仪器的整体结构和操作功能作了重大改进。

仪器可使用交流与直流两种供电方式，并设有充电线路及充电保护，使用非常灵活方便。

仪器的光学部件结构先进、合理，可以可靠的长期运行。

仪器的关键器件采用进口或国产军品。

因此，整个仪器具有体积小、耗电省，可靠性高的特点。

本仪器的使用环境温度在 0℃~35℃，相对湿度不大于 85% RH 。

周围环境没有腐蚀性气体及强烈的机械震动和电磁干扰。

二、主要技术数据1．基本参数a) 测量范围：0—0. 500% CO2b) 电源电压：220V±22V AC （使用外接电源时）c) 消耗功率：≤6Wd) 仪器重量：≤2.7kge) 外型尺寸（mm）：210×172×85（长×宽×高）2．仪器技术指标：a) 线性误差：±2% F·Sb) 重复性：≤1%F·Sc) 稳定性：零点漂移：≤±2% F·S/h量程漂移：≤±2% F·S/3hd) 响应时间：T0~T90≤10se) 预热时间：≤5min （在实验室使用时要预热30分钟）3. 仪器额定工作条件（室内）a) 环境温度：0℃~35℃b) 相对湿度：＜85% RHc) 大气压力：70～106kPad）电源电压：220V±22V AC （外接电源供电时）电源频率：50Hz±1Hz；e) 工作位置：水平位置；4. 测量气体进入仪器的被分析气体应符合下列条件：a)含水量：相对湿度＜85％；b)含尘量：＜0.1g/m2;c)腐蚀性气体：（SO2、H2S、NH3……）＜0.005％；d)温度：0℃～35℃；e)流量：0.5 L/min～2.0L/min；三、仪器结构与工作原理1、仪器结构仪器的系统方框图如图二所示：图二仪器系统的方框图1 显示器2 检查/测量转换开关3 进气口4 切换阀 5电源开关6泵开关 7 终点电位器 8 零点电位器图三仪器示意图当仪器工作时，直流电机带动调制盘上的两种滤光片旋转，将红外线光源发出的能量调制成两种不同时间顺序的能量，一种是3.9μm的参比能量，一种是4.26μm的分析能量。

GXH—3010/3011AE型便携式红外线气体分析器使用说明书目录一、概述 (1)二、工作原理 (1)三、主要技术数据 (3)四、成套性 (4)五、仪器结构 (4)六、仪器的启动与操作 (5)七、维护方法 (7)八、故障及排除 (7)九、关于打印机及数据处理(选用） (8)十、运输与保管 (8)十一、制造厂的保证 (8)十二、技术支持 (8)感谢各位用户使用本仪器，为了能正确使用仪器，在使用前请仔细阅读本使用说明书。

一、概述GXH—3010/3011AE型便携式红外线气体分析器，是基于NDIR （Non-Dispersive Infra-Red）原理，即不分光红外线（也有文献翻译为非色散红外线）原理而设计制作的红外线气体分析器，其工作原理是被测气体对红外线的选择性吸收，是为环境监测、环境保护、人防系统、卫生监督及疾控中心研制的小型测量仪器。

该仪器能快速、准确地对环境中一氧化碳、二氧化碳浓度进行检测。

仪器的CO部分技术指标与GXH—3010A型便携式红外线气体分析器相同，CO2部分技术指标与GXH—3011E型便携式红外线气体分析器相同，并且可以选购小瓶标气进行标定。

仪器带有数字接口，可以根据需要选购专用微型打印机或专用数据处理软件（注：软件能在计算机上显示双路曲线，最大、最小、当前、平均值等并能保存、计算和打印）。

将几种相关参数的的仪器合在一起是当前分析仪器发展的一种趋势。

特别是在疾病控制领域，由于公共场所CO与CO2浓度是呈相关性的，所以同时测量出两种气体的浓度并直观看出其相互关系至关重要。

虽然德国、日本、美国等厂家也有便携式多参数分析仪器，但CO部分均为电化学传感器，寿命短选择性差，有些仪器CO2部分是用热导式，不符合疾病控制部门的要求。

而我公司生产的GXH—3010/3011AE型便携式红外气体分析器CO与CO2部分全部是红外传感器，而且CO能达到0.1×10-6的分辨率，这在世界上是独一无二的。

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。

红外线气体分析仪的工作原理在现阶段红外线气体分析仪在化工生产中使用已经十分广泛，组分控制的能力直接关系到化工生产的低能耗及高品质产品的关键因素。

如何确保红外线分析仪在生产中做到稳定、迅速、反映工艺数据是目前仪表维护人员需要提高的重要技术。

本文主要对红外分析仪的工作原理进行了剖析。

红外线气体分析仪是利用红外线进行气体分析。

它基于待分析组分的浓度不同，吸收的辐射能不同.剩下的辐射能使得检测器里的温度升高不同，动片薄膜两边所受的压力不同，从而产生一个电容检测器的电信号。

这样，就可间接测量出待分析组分的浓度。

1.比尔定律红外线气体分析仪是根据比尔定律制成的。

假定被测气体为一个无限薄的平面.强度为k的红外线垂直穿透它，则能量衰减的量为：I=I0e-KCL(比尔定律) 式中：I--被介质吸收的辐射强度;I0--红外线通过介质前的辐射强度;K--待分析组分对辐射波段的吸收系数;C--待分析组分的气体浓度;L--气室长度(赦测气体层的厚度)对于一台制造好了的红外线气体分析仪，其测量组分已定，即待分析组分对辐射波段的吸收系数k一定;红外光源已定，即红外线通过介质前的辐射强度I0一定;气室长度L一定。

从比尔定律可以看出：通过测量辐射能量的衰减I，就可确定待分析组分的浓度C了。

2.分析检测原理红外线气体分析仪由两个独立的光源分别产生两束红外线该射线束分别经过调制器，成为5Hz的射线。

根据实际需要，射线可通过一滤光镜减少背景气体中其它吸收红外线的气体组分的干扰。

红外线通过两个气室，一个是充以不断流过的被测气体的测量室，另一个是充以无吸收性质的背景气体的参比室。

工作时，当测量室内被测气体浓度变化时，吸收的红外线光量发生相应的变化，而基准光束(参比室光束)的光量不发生变化。

从二室出来的光量差通过检测器，使检测器产生压力差，并变成电容检测器的电信号。

此信号经信号调节电路放大处理后，送往显示器以及总控的CRT显示。

该输出信号的大小与被渊组分浓度成比例。

实验07 红外线CO2气体分析仪法测定植物光合速率与呼吸速率红外线CO2气体分析仪（IRGA）工作原理：许多由异原子组成的气体分子对红外线都有特异的吸收带。

CO2的红外吸收带有四处，其吸收峰分别在2.69μm、2.77μm、4.26μm 和14.99μm处，其中只有4.26μm的吸收带不与H2O的吸收带重叠，红外仪内设置仅让4.26μm红外光通过的滤光片，当该波长的红外光经过含有CO2的气体时，能量就因CO2的吸收而降低，降低的多少与CO2的浓度有关，并服从朗伯—比尔定律。

分别供给红外仪含与不含CO2的气体，红外仪的检测器便可通过检测红外光能量的变化而输出反映CO2浓度的电讯号。

Ⅰ.密闭系统斜率法一、原理把IRGA与光合作用同化室连接成密闭的气路系统。

将植物材料密封在透明的同化室内，给以适当的光照，同化室内CO2浓度将因植物光合而下降，用IRGA配以适当的记录仪可绘出同化室内CO2浓度随光合时间下降的曲线。

在同化室不漏气、光强度稳定、室内空气不断得到搅动的情况下，该曲线将是一条平滑曲线，在曲线的任一点作切线，即可根据切线的斜率，密闭系统的容积和同化室面积求出在该点的CO2浓度下的光合速率。

二、材料、仪器设备及试剂（一）材料：植物叶片（二）仪器设备：1. 密闭气路光合测定装置：将QGD －07型红外线CO2气体分析仪、XWT－264型自动记录仪、MXQ型气体取样器（图4）、光合作用同化室、温度转换器（测温探头可放在同化室内，输出信号接记录仪）或半导体点温计、橡皮管（内径6～7mm）、塑料气球，按图6所示连接成套，放在一辆医用小推车上。

2. 量子辐射照度计；3. 叶面积仪；4. 铁架台（带试管夹）；5. 0～50℃温度计（用以校正叶室温度）；6. 剪刀；7. 带盖搪瓷盘；8. 纱布。

（三）试剂：1. 无水氯化钙（无水硫酸钙）；2. 烧碱石棉（10目）或碱石灰。

三、实验步骤（一）光合速率的测定1. 安装仪器（1）将安装好的密闭气路光合测定装置安放在靠待测植株1～2m处，接通红外仪、录仪、取样器、温度转换器的供电电源。

二氧化碳传感器原理
二氧化碳传感器是一种用于测量环境中二氧化碳浓度的仪器。

其工作原理基于二氧化碳分子与特定化学物质之间的作用。

以下是二氧化碳传感器的工作原理：
1. 光学原理：一种常见的二氧化碳传感器工作原理是基于红外线吸收光谱技术。

二氧化碳分子对特定波长的红外线具有吸收能力，当红外线通过气体中的二氧化碳时，被吸收的光强度与二氧化碳浓度成正比。

传感器中的光源发射红外线，经过样品室后，由检测单元测量被吸收的光强度，从而计算出二氧化碳的浓度。

2. 电化学原理：另一种二氧化碳传感器常用的工作原理是基于电化学的方法。

这种传感器通常由两个电极构成：一个工作电极和一个参比电极。

工作电极表面涂有特定的电催化材料，它可以催化二氧化碳分子的电化学反应。

当二氧化碳分子与工作电极表面相互作用时，产生的电流与二氧化碳浓度成正比。

这个电流信号通过传感器电路进行放大和处理，最终转化为二氧化碳浓度值。

3. 谱学原理：谱学是一种通过观察分子在不同能级之间跃迁产生的辐射或吸收光谱，来判断物质成分和浓度的方法。

在二氧化碳传感器中，可以利用谱学原理来测量气体中二氧化碳的浓度。

例如，使用一种称为拉曼散射的技术，通过激光束照射气体样品，观察散射光的频移和强度来确定二氧化碳的浓度。

无论采用哪种原理，二氧化碳传感器都可以通过将测量信号与
已知二氧化碳浓度进行比较，并校准传感器以提供准确的浓度读数。

这种测量方法广泛应用于室内空气质量监测、工业过程控制和环境污染监测等领域。

产品使用说明书GRG5H型红外二氧化碳传感器前言本说明书详细地介绍了GRG5H型红外二氧化碳传感器的使用方法及使用注意事项，使用者在使用前请务必仔细阅读。

目次前言 (I)目次 (Ⅱ)1 概述 (1)2 工作原理及结构特征 (2)3 技术特性 (3)4 尺寸、重量 (4)5 使用、调校 (4)6 典型故障处理 (5)7 维护、保养 (6)8 运输、贮存 (7)9 开箱及检查 (7)10 资质编号 (7)11 传感器关联、配接及配套设备表 (7)安全警示：1、在使用和维修时，不得改变本安电路或与本安电路有关的电器元件的名称、型号、规格及其参数！2、关联设备必须经过国家授权的检验机构进行防爆联检试验，合格后方可使用!3、危险场所严禁带电开盖作业！GRG5H型红外二氧化碳传感器1 概述GRG5H型红外二氧化碳传感器（以下简称传感器）是一种专门用以监测煤矿井下二氧化碳气体的本质安全型检测仪表。

仪器能够连续监测二氧化碳气体浓度并就地显示，同时将浓度值转换成标准电信号传输给关联设备。

本传感器还具有设置报警点、断电点功能，超限声光报警，故障自检等功能。

1.1 产品特点1.1.1 传感器采用非色散红外气体检测技术检测二氧化碳气体浓度，具有测量精度高、调校周期长、重复性好、测量范围宽、使用寿命长、不受其它背景气体（CH4、H2S、SO2、N2、O2等）影响等优点。

1.1.2 传感器在设计上采用高性能单片微机和高集成数字化电路，结构简单、性能可靠、调试、维护方便。

1.1.3 传感器的零点、灵敏度及报警点皆采用红外遥控器调节。

1.1.4传感器除可连续检测二氧化碳，还具有声光报警、断电信号输出，故障自检等功能。

1.1.5传感器整机采用低功耗设计，带载距离长。

1.1.6传感器具有故障自检功能，使用、维护方便。

1.1.7传感器的外壳采用了高强度结构设计，抗冲击能力强。

1.2 主要用途和适用范围1.2.1 主要用途传感器主要用于煤矿井下二氧化碳浓度的连续监测。

GXH -- 3010E型便携式红外线分析器安装使用说明书01080254号北京市华云分析仪器研究所有限公司目录一、概述 (1)二、主要技术数据 (1)三、仪器结构与工作原理 (2)四、仪器的使用与调校 (4)五、仪器的故障及其排除 (6)六、仪器运输与保管 (7)七、仪器的成套性： (7)八、制造厂的保证 (7)感谢各位用户使用本仪器，为了能正确使用仪器，在使用前请仔细阅读使用说明书。

一、概述GXH —3010E 型便携式红外线分析器，是为环境监测、环境保护、农业与林业科研、人防系统、卫生监督及疾控中心研制的小型测量仪器。

仪器能快速、准确地对室内环境中的二氧化碳浓度进行检测。

因为仪器能用内置锂电池供电，所以还能实现对室外环境及野外作业场所的CO2进行检测。

仪器为线性化输出，直读浓度、液晶显示、保证三位有效数字。

本仪器是原GXH —3010D 型便携式CO2分析器的改进型，除保留原机型特点外，仪器的整体结构和操作功能作了重大改进。

仪器可使用交流与直流两种供电方式，并设有充电线路及充电保护，使用非常灵活方便。

仪器的光学部件结构先进、合理，可以可靠的长期运行。

仪器的关键器件采用进口或国产军品。

因此，整个仪器具有体积小、耗电省，可靠性高的特点。

本仪器的使用环境温度在0℃~35℃，相对湿度不大于85% RH 。

周围环境没有腐蚀性气体及强烈的机械震动和电磁干扰。

二、主要技术数据1．基本参数a) 测量范围：0—0. 500% CO2b) 电源电压：220V±22V AC （使用外接电源时）c) 消耗功率：≤6Wd) 仪器重量：≤2.7kge) 外型尺寸（mm）：210×172×85（长×宽×高）2．仪器技术指标：a) 线性误差：±2% F·Sb) 重复性：≤1%F·Sc) 稳定性：零点漂移：≤±2% F·S/h量程漂移：≤±2% F·S/3hd) 响应时间：T0~T90≤10se) 预热时间：≤5min （在实验室使用时要预热30分钟）3. 仪器额定工作条件（室内）a) 环境温度：0℃~35℃b) 相对湿度：＜85% RHc) 大气压力：70～106kPad）电源电压：220V±22V AC （外接电源供电时）电源频率：50Hz±1Hz；e) 工作位置：水平位置；4. 测量气体进入仪器的被分析气体应符合下列条件：a)含水量：相对湿度＜85％；b)含尘量：＜0.1g/m2;c)腐蚀性气体：（SO2、H2S、NH3……）＜0.005％；d)温度：0℃～35℃；e)流量：0.5 L/min～2.0L/min；三、仪器结构与工作原理1、仪器结构仪器的系统方框图如图二所示：图二仪器系统的方框图1 显示器2 检查/测量转换开关3 进气口4 切换阀5电源开关6泵开关7 终点电位器8 零点电位器图三仪器示意图当仪器工作时，直流电机带动调制盘上的两种滤光片旋转，将红外线光源发出的能量调制成两种不同时间顺序的能量，一种是3.9μm的参比能量，一种是4.26μm的分析能量。