Uras3G红外线气体分析仪及其应用

　　一、概述

　　Uras3G红外线气体分析仪是四川仪表九厂从西德H&B(哈特曼·布朗)公司引进的工业流程气体分析仪器，可用来连续分析、自动指示和记录石油、化工、冶金、电力、轻工等行业生产流程中的气体成分，也可用在环保、农业、医疗卫生及科研领域。仪器设计完善，功能先进，具有灵敏、稳定、可靠、操作简便和维护量小等优点。Uras3G红外线分析仪的工作原理与所有的红外线分析仪相同，都是基于气体对红外线的选择性吸收而工作的，但它又有区别于其它红外线分析仪的不同之处。现将Uras3G红外线分析仪的结构特点及其应用简述如下。

　　二、仪器的结构与工作过程

　　Uras3G红外线分析仪为了提高仪器的精度和稳定性，除了在电路设计上采用线性化电路、对分析箱的测量池和接收器采用“温度调节器”保持60℃的恒温等措施外，结构上最重要的独到之处在于光路气室系统采用了四气室接收器，它与常见的红外线分析仪(如FQ红外线分析仪)在结构上有所差异。

　　图一为Uras3G红外线分析仪的结构原理图。图中，分层四气室接收器在沿光束方向的测量侧上，具有一个前测量气室(E1·1)和一个后测量气室(E1·2)，而在参比侧上(同样沿光束方向)具有一个前参比气室(E2·1)和一个后参比气室(E2·2)。前测量气室和前参比气室以及后测量气室和后参比气室都是通过薄膜微音器相互连通着的。前后测量气室与前后参比气室之间分别有滤光窗(E3)隔开，其材料根据测量的对象而选择。薄膜微音器夹紧的金属膜片(E4)将前后气室分开，该膜片安置在固定的对应电极(E5)之对面。整个接收气室(包括前后参比、测量气室与微音器气室)均充有待测气体组分。可见，这种分层四气室接收器其中最主要的特点就是前后气室“串联”，而两个前室和两个后室又各为“并联”。

　　接收气室的工作过程是这样的，当切光片5在图示位置时，工作气室的红外线光路开启，参比边遮蔽，红外光通过工作气室到达前测量气室，于是前室中所充的与被测气体组分相同的气体吸收由工作气室方向射来的红外线，致使气体受热朦胀，使微音器中金属薄膜向左边移动。尽管由于充在前测量气室中的被测组分气体在吸收谱线的中段消光值很大，可将相应吸收谱线范围的中值波长红外线大部分吸收，形成吸收峰值，但由于前室很短，使吸收谱线范围内峰值两侧波长的红外光不易被吸收，因而形成图二中曲线V所示的吸收谱线。经过前室吸收后剩余的红外光通过滤光窗口进入后室，因工艺上将后室做得较长，后气室内所充气体就有足够的时间吸收这些峰值两侧的红外线，并受热股胀，使金属膜向右移动。通过电的转换与放大，前后室位移之差值便被转换成薄膜电容器在工作气室边的输出信号。当切光片旋转到参比气室的红外光路开启时，工作边被遮蔽，其光吸收过程同上，最后也相应输出一个信号。“工作边”与“参比边”这两个信号之差，就反映了气体中被测气体的浓度。