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浅析最先进的压力变送器具有独特且清晰定义的吸收曲线

来源:作者::发表时间:2019-12-02 10:33:07

    阿非色散红外(NDIR)压力变送器的工作原理是基于特定的分子吸收在是它们的分子结构的特征的特定波长(或“颜色”)的光的能力。

    吸收特征定义为与拉伸,弯曲或旋转相关的分子振动能,并且取决于气体的分子组成。

    压力变送器概述
    为了吸收IR能量,也就是为了将振动能量传输到分子,频率必须与振动方法的频率对齐。这样,特定分子以精确的频率吸收IR辐射,并且每种气体在红外光谱中均具有独特且清晰定义的光吸收曲线。

    当IR辐射穿过容纳特定气体的空间时,只有那些与振动模式匹配的频率会被吸收,而其余的光则不会受到干扰。因此,特定气体的入射会导致吸收带区分开。

 

压力变送器.jpg

 

    比尔-兰伯特定律是物理的基本定律,将光的衰减与通过其传输光的材料(在这种情况下为气体)的特征联系起来。该法律规定,NDIR传感器信号的强度与以下因素有关:

      1.红外光束的强度;
      2.被测气体分子的精确吸收特征;
      3.光路的长度(光穿过该体积所覆盖的距离);
      4.所测量气体的确切浓度。

    通过了解项目1、2和3,可以确定项目4,即实际浓度。

    压力变送器的工作原理
    压力变送器利用双波长方法,采用指向一对热释电压力变送器的IR能源,每个压力变送器都被调谐到光谱红外部分的不同波长范围。

    热释电压力变送器是一种对红外敏感的光电组件,专门设计用于探测2到14 µm波长范围内的电磁辐射。

    有源压力变送器对目标气体的吸收范围很敏感,而参考压力变送器的波段是在红外光谱中目标气体吸收程度较低的区域中选择的。

    差分吸收法可根据参考测量值连续监测目标气体,从而减少了由于与其他气体相互作用,源老化或光学表面污染而导致的背景失真的影响。

    当在红外光束中检测到杂质或光源随时间恶化时,有效通道和参考通道均会减少。

    压力变送器的好处
    压力变送器提供了超越其他传统方法的一系列优势:  
       它可以在缺氧或富氧区域内运行,这是可燃气体检测的主要优势
     它对目标气体具有高度选择性,并且与其他气体的交叉敏感性极低
     具有抗腐蚀和抗毒作用
     它是故障安全的,因为会暴露出诸如光束阻挡或检测器和光源故障之类的事件
     不需要定期校准,因为老化效应受差分吸收法限制