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氣體分析的原理

更新時間:2025-06-17   點擊次數(shù):175次

氣體分析儀的原理主要基于氣體分子與物理場或化學物質(zhì)的相互作用差異,通過測量這些相互作用產(chǎn)生的信號變化來確定氣體成分及濃度。根據(jù)檢測原理的不同,主要分為以下幾類:

一、基于物理性質(zhì)差異的原理

熱導式分析?

利用不同氣體熱導率差異導致的熱量傳遞速率變化。氣體流經(jīng)加熱元件時導熱能力不同,引起元件電阻變化,通過測量電阻值計算氣體濃度。

紅外吸收式分析?

基于朗伯-比爾定律:氣體分子選擇性吸收特定波長紅外光,吸收強度與濃度成正比。通過測量特征波長(如CO?吸收4.3μm)的光強衰減確定濃度。

二、基于化學反應的電化學原理

定電位電解式?

在電極施加特定電位,目標氣體(如CO)在工作電極發(fā)生氧化/還原反應產(chǎn)生電流,電流強度與濃度成正比。

伽伐尼電池式?

氣體擴散至電解液發(fā)生自發(fā)反應,通過測量電解電流確定濃度(如氧氣傳感器)。

催化燃燒式(可燃氣體)?

可燃氣體在鉑絲表面無焰燃燒,釋放熱量引起鉑絲電阻變化,電阻增量與濃度線性相關(guān)。

三、其他原理

半導體式?

氣體吸附于金屬氧化物(如SnO?)表面,改變半導體電導率,通過電阻變化檢測氣體(如甲烷)。

激光吸收光譜(TDLAS)?

可調(diào)諧激光器發(fā)射特定波長激光穿透氣體,檢測吸收光譜的強度衰減,適用于高溫、腐蝕性氣體(如激光氣體分析儀)。

總結(jié)對比

原理類型? ?適用氣體? ?核心機制?

熱導式 氫氣、二氧化碳等 氣體熱導率差異

紅外吸收式 CO?、CH?等極性分子 紅外光譜選擇性吸收

順磁式 氧氣 氧氣的強順磁性

電化學/催化燃燒式 O?、CO、H?S、可燃氣體 氧化還原反應或催化燃燒放熱

半導體式 可燃氣體、還原性氣體 表面吸附導致電導率變化

氣體分析儀的選擇取決于目標氣體特性(如活性、分子結(jié)構(gòu))、濃度范圍及環(huán)境條件(溫度、壓力、背景氣體干擾等)。

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