红外气体分析器的原理

　　红外气体分析器是利用被测气体对中红外光线的吸收来分析气体的设备，吸收规律符合朗伯－比尔定律红外气体分析器是一类应用广泛、具代表性的在线气体分析器，灵敏度高、稳定性好，常见非单元素气体都有可能适用。

　　1、吸收光谱法

　　当分子从外界吸收电磁辐射能时，电子、原子、分子受到激发，会从较低能级跃迁到较高能级，跃迁前后的能量之差为：

　　E2－E1=hv

　　式中E2，E1-分别表示较高能级和较低能级（跃迁前后的能级）的能量；v-辐射光的频率；h-普朗克常数，4.136×10-15eV·s。

　　当某一波长电磁辐射的能量E恰好等于某两个能级的能量之差E2－E1时，便会被某种粒子吸收并产生相应的能级跃迁，该电磁辐射的波长和频率称为某种粒子的特征吸收波长和特征吸收频率。

　　振动能级的基频位于中红外波段，近红外波段主要是各种基团振动的倍频和合频吸收。中红外吸收能力强，灵敏度高；近红外吸收弱，灵敏度低。

　　气体的吸收光谱是由许多带宽很窄的吸收线组成的吸收带，用高精度的分光仪检测可以展开成独立的吸收峰。

　　2、朗伯－比尔定律

　　当红外线波长与被测气体吸收谱线相吻合时，红外能量被吸收。红外光线穿过被测气体后的光强衰减满足朗伯-比尔（Lambert-Beer）定律：

　　式中和分别表示红外频率为的光线入射时和经过压力、浓度和光程的气体后的光强，表示气体吸收谱线的谱线强度，线形函数表征该吸收谱线的形状。当气体的吸收较小（吸收率低、浓度低或光程较短），可用公式（2）来近似表达气体的吸收。这些关系表明气体浓度越大，对光的衰减也越大。因此，可通过测量气体对红外光线的衰减来测量气体浓度。

　　为了保证读数呈线性关系，当待测组分浓度大时，分析器的测量气室较短，短的为0.3mm；当浓度低时，测量气室较长，长的为＞200mm。经吸收后剩余的光能用红外检测器检测。