會計學1EL系列分析儀培訓教程紅外分析儀的原理電子能級躍遷吸收光譜位于紫外和可見光波段，（200-780）nm.1-20eV分子內原子間的震動能級發生躍遷時吸收光譜位于近紅外和中紅外波段（780nm-25um）。0.05-1eV.紅外吸收光譜也稱為分子震動光譜。整個分子轉動能級發生躍遷時，吸收光譜位于遠紅外和微波波段（25-10000）um。0.001-0.05eV第1頁/共83頁電磁波頻譜光譜區域波數(cm-1)電子激發電子躍遷分子躍遷分子轉動106105103102104107101X-射線紫外線紅外線微波14,2854,000400100近紅外中紅外遠紅外Absorbance弱強第2頁/共83頁紅外分析儀的原理分子不同能級間的躍遷，產生不同的分子吸收或發射光譜。震動能級躍遷所產生的電磁波譜處于中紅外光譜區。當特定的波長的紅外光與分子相遇時，如果光與分子不發生相互作用，則光隨即通過該物質，不產生吸收光譜：N2SymmetricalHomonuclearMolecule: dm/dx=0NoIRAbsorptionTransparentl=2-25μm第3頁/共83頁紅外分析儀的原理如果光與分子以特定的方式發生相互作用，則物質吸收該波長的光。產生吸收光譜。這時我們稱之為紅外活性。HCll=3.4μm第4頁/共83頁紅外分析儀的原理l=4.7μmCO第5頁/共83頁紅外分析儀的原理將雙原子紅外活性分子看作是震動偶極子當光子與樣品中的分子相互作用時，會產生兩種結果。1，光子的震動頻率與分子的震動頻率不匹配，此時分子就不吸收光子的能量，使偶極子的振幅和頻率不變。2，光子的震動頻率與分子的震動頻率相互匹配，此時分子就吸收光子的能量，使偶極子的振幅增大頻率不變。第6頁/共83頁分子震動分子是由原子組成的氫和氧原子水分子第7頁/共83頁分子震動:伸縮振動和彎曲振動對稱振動H-O-H不對稱H-O-H彎曲振動H-O-H第8頁/共83頁分子振動在通常情況下，分子大多處于基態震動，分子吸收紅外光從基態躍遷到第一激發態所產生的吸收譜帶稱為基頻吸收帶。由基態到第二，第三，第四…..激發態的躍遷所產生的吸收譜帶稱為第一，第二，第三……泛頻吸收帶。如果從基態同時躍遷到多個第一激發態，所產生的吸收帶稱為組頻吸收帶。第9頁/共83頁幾種氣體分子的特征吸收波長分子式吸收峰波長UMCO2.374.65CO22.74.2614.5CH43.37.65C2H43.455.3710.5NH310.4NO5.2SO27.3H2O2.02.8第10頁/共83頁紅外分析儀的原理非分光技術其測量是基于在2.5－8UM中紅外光譜區域特殊氣體的不同原子的分子健間的諧振吸收。被測量的各種氣體依靠特定的吸收健來區分。每一氣體有自己的吸收光譜。即（指紋）。以下氣體無自己的吸收光譜：單原子分子，如惰性氣體。對稱氣體，如H2,O2,N2。這些氣體無法用紅外分析儀測量。郎伯比爾定律：第11頁/共83頁紅外分析儀的原理A吸收的光能。I0進入測量池的光能。I1離開測量池的光能。ε(λ)樣品組分的消光系數。Ρ樣品組分的濃度。L樣品池的長度。第12頁/共83頁紅外分析儀的分類按紅外光譜的特性分類：1，分光型紅外分析儀（色散型）。優點：選擇性好，靈敏度較高。缺點：分光后，光束能量小（limas11,multiwave)。2，非分光型紅外分析儀（非色散型）。靈敏度更高，信/噪比高，穩定性好。缺點：吸收峰有重疊。(Uras14,Uras26).按檢測器分類：1，薄膜電容檢測器。2，微流量檢測器。3，半導體檢測器。第13頁/共83頁紅外分析儀的分類按光學系統分：單光路：Multiwave,Limas11.雙光路：Uras14.Uras26第14頁/共83頁紅外分析儀的組成調制單元。光源。切光片。切光馬達。氣室。標定池。檢測器。加熱器。壓力傳感器。電源模塊SSI電路板.AMC電路板.第15頁/共83頁URAS26分析模塊第16頁/共83頁模塊部件-調節器第17頁/共83頁調制單元位置：附于主架上。結構：1接受盤，2一個或兩個光源，3切光片，4切光片和切光馬達的連接，5電路板（光源電源接頭，同步馬達接頭，光柵。），6用以密封光源和調制單元的O型圈）。功能：計算機控制同步馬達驅動切光片，切光片交替的覆蓋測量和參比氣室。光線在每一周內交替的通過測量和參比氣室各兩次。通過把光調制，使測量信號更加穩定。第18頁/共83頁模塊部件-馬達第19頁/共83頁Uras26:oldmotor<->newmotor第20頁/共83頁光圈位置：光圈和其調節螺釘位于氣室和調制單元之間的主架上。結構：主架上通常安裝有兩個光圈。調節螺釘驅動其水平方向移動。功能：光圈起遮光器的作用。用以調節光路平衡。第21頁/共83頁光圈第22頁/共83頁光源紅外光源：按類型分類，單光源（ABB和SIEMENS)和雙光源.按發光體分類，陶瓷光源（ABB)，合金絲光源。激光光源（成本高，壽命短）。ABB光源是陶瓷光源，拋物面反射體，壽命長，密封隔爆。為增加壽命，內部填充特殊氣體。第23頁/共83頁光源測試：電壓，

電阻，13歐姆。第24頁/共83頁光源第25頁/共83頁光源第26頁/共83頁切光片切光片，把光源的光變成斷續的光，對紅外光進行調制，使檢測器信號成為交流信號，便于放大器放大，可以改善檢測器的響應時間特性。兩個內圈用于透過參比光，兩個外圈用于透過測量光。第27頁/共83頁切光片第28頁/共83頁切光片第29頁/共83頁切光馬達切光馬達，頻率7.3Hz.頻率增高，靈敏度降低，原因：在一個周期內，接收到的輻射能減少，另外，氣體的熱量及壓力傳遞跟不上輻射能的變化。第30頁/共83頁氣室位置：位于帶有調制單元的主架和檢測器或校驗單元之間。結構：鋁管,分兩種類型。1化學拋光，2鍍金。鋁管中間有隔壁沿縱向把它一分為二。兩端用紅外窗口密封。一側為參比側（充氮氣，完全密封）。，一側為測量側，參比側充入氮氣。窗口材料（氟化鈣）要求有良好的透射性能，不分光，不反射。要有一定的機械強度。不易破裂，不怕潮濕，能經受溫度變化。對介質有良好的化學穩定性。第31頁/共83頁氣室功能：1理想的光反射，2防腐蝕，3化學拋光氣室提供較高的信號穩定性，尤其是用于煙氣的測量，4反射特性在調光路平衡時給與糾正。5對于特殊的應用有特殊的氣室。如流動參比氣室，帶慮波器的氣室（濾波氣室充有干擾氣體）。。第32頁/共83頁氣室清理：拆下氣室，對著陽光觀察參比和測量側，比較兩側光潔度是否接近，如果污染較嚴重，需要清洗，一般用蒸餾水，酒精，丙酮等清洗。癥狀：偏移量太高。漂移較大。靈敏度降低。第33頁/共83頁氣室第34頁/共83頁氣室

第35頁/共83頁氣室第36頁/共83頁氣室第37頁/共83頁氣室第38頁/共83頁氣室第39頁/共83頁濾波氣室位置：安裝于氣室和檢測器之間或氣室和標定池之間。結構：濾波氣室是鍍金管，參比和測量由隔板分開，兩側由紅外透光窗口分開。兩個定位銷用于濾波氣室的定位。功能：在測量和參比兩側，分別填充干擾氣體。其吸收干擾范圍的部分紅外光。銳減交叉靈敏度。第40頁/共83頁濾波氣室第41頁/共83頁光學濾波器位置：根據測量任務，光學濾波器位于如下位置。1位于氣室和紅外檢測器之間，2位于兩個紅外檢測器之間，3位于標定單元和紅外檢測器之間。結構：濾光片緊錮在金屬圈中。安裝位置不同，金屬圈也不同。功能：通過安裝干擾濾波器，去掉干擾重疊部分的光譜。根據應用，此濾波器只允許一定波長范圍的光通過。主要用于SO2,NO,N2O,CnHm.第42頁/共83頁光學濾波器第43頁/共83頁標定池第44頁/共83頁標定池位置：是一個可選部件，安裝于氣室和檢測器之間，靠馬達來驅動。結構：其有四個氣室，三個充氮氣，一個充測試氣。功能：其用于標定量程，標定時要通零點氣，如果一個光路有兩個檢測器，那么測試氣要混合填充。第45頁/共83頁標定池第46頁/共83頁標定池第47頁/共83頁標定池標定池的測試：目測，在正常測量和零點校驗單元的滑塊位于低位置。量程校準時把它移到高位置。第48頁/共83頁檢測器位置：位于氣室的末端。根據應用，可以安裝1-4個檢測器，每一光路最多可以安裝兩個檢測器。結構：薄膜電容檢測器：又稱薄膜微音器，由金屬薄膜動片和定片組成電容器，當接收氣室的壓力受紅外輻射能的影響而變化時，推動動片相對于定片移動，把被測組分的變化轉化為電容量的變化。ABB檢測器有兩個氣室，內部填充被測氣體，氣室是串聯性的，它有兩大優點：零點穩定，抗干擾能力強。預放大器和其在一起，測溫元件在預放大器中，用以溫度補償。當有多個檢測器時只有第一個檢測器的測溫元件被使用。有3個跨接線，分別為X1,X3,X10.第49頁/共83頁檢測器功能:光線進入檢測器被所添充的氣體吸收，通過分子碰撞把熱能迅速轉變為壓力。壓力的變化轉變為電容的變化。通過高阻抗電路放大產生相應的MV信號，150V直流供電，主要的吸收發生在前室，在后室吸收兩側的光，這部分光與干擾組分疊加產生交叉靈敏度，較長的后室厚度吸收大部分的干擾光，其產生的壓力正好與前室的相反，能夠抵消一定數量的交叉靈敏度。特點：溫度變化影響小，選擇性好，靈敏度高。缺點：薄膜易受機械震動的影響，調制頻率不能提高。第50頁/共83頁檢測器ABB檢測器是薄膜電容檢測器。第51頁/共83頁檢測器第52頁/共83頁檢測器檢測器的測試：電容器電壓—+150V，針2對針1。預放大器電壓+-15V，針6對針7，針10對針7。第53頁/共83頁檢測器第54頁/共83頁微流量檢測器其測量微小氣流，其傳感元件是兩個微型熱絲電阻，和另外兩個組成會斯通電橋，熱絲電阻通電加熱到一定溫度。當有氣體流過時，帶走部分熱量，使熱絲元件冷卻，電阻變化，通過電橋轉變為電信號。熱絲原件有兩種，一種是柵狀鎳絲電阻，建成鎳格柵(Siemens120度)，它是把很細的鎳斯編織成柵欄狀，這種熱絲垂直裝配于氣路中，為流量從格柵中間通過。另一種是鉑絲電阻，在云母片上用超微技術，光刻上很細的鉑絲制成，這種鉑絲電阻平行裝配于氣路通道中，為流量從其表面通過。特點：耐震性能好。第55頁/共83頁微流量檢測器Siemens采用這一技術。三明制的層狀設計1mm2米面積內分布24根熱絲最小的交變流量不使用膜式傳感器-

第56頁/共83頁微流量檢測器0,15mm1mm2氣流R1R2R2R4R1R3第57頁/共83頁微流量檢測器特點:無可動部件–沒有可磨損的東西沒有麥克風效應將流量線性地轉化為電信號第58頁/共83頁溫度調節電路板第59頁/共83頁溫度調節電路板(HOOD)第60頁/共83頁溫度調節電路板第61頁/共83頁壓力傳感器位置：根據分析模塊的不同配置，壓力傳感器安裝于不同的位置。結構：壓力傳感器位于一塊電路板上，其連接到紅外板上。功能：壓力傳感器測量樣品池的壓力，一般連接在樣器排出口上。用于測量信號的壓力修正。作為可選項，壓力傳感器也可用于外部壓力的測量。1絕壓傳感器，2工作范圍700-1300mba。3需要偏差校正。第62頁/共83頁壓力傳感器第63頁/共83頁流量傳感器第64頁/共83頁泵第65頁/共83頁電磁閥第66頁/共83頁SSI電路板第67頁/共83頁SSI指示燈第68頁/共83頁AMC板第69頁/共83頁AMC板第70頁/共83頁AMC板第71頁/共83頁AMC板第72頁/共83頁電源模塊第73頁/共83頁顯