Ինչո՞ւ է CO₂ հայտնաբերումը պարտադիր 4.26 մկմ: Ինֆրակարմիր գազի հայտնաբերման ալիքի երկարության տրամաբանությունը

Գազի հայտնաբերմամբ զբաղվող յուրաքանչյուր ոք գիտի, որ ինֆրակարմիր հայտնաբերումն այսօր առկա ամենաճշգրիտ և խանգարող ազդեցություններին դիմակայող մեթոդներից մեկն է։

Բայց հարցրեք նրանց հետևյալը. ինչո՞ւ CO₂-ի համար 4.26 մկմ, մեթանի համար՝ 3.3 մկմ, CO-ի համար՝ 4.67 մկմ. որտեղի՞ց են գալիս այս ալիքի երկարությունները, և կարո՞ղ եք ընտրել այլ ալիքի երկարություն։ Մեծ մասը չի կարող պատասխանել։ Նրանք կասեն. «Դա պարզապես արդյունաբերական պրակտիկա է»։

Սա պրակտիկա չէ։ Սա ֆիզիկա է։ Եվ սա հասկանալը ինֆրակարմիր գազի հայտնաբերման ֆիլտրի տվյալների թերթիկը ճիշտ կարդալու և ընտրության ժամանակ թանկարժեք սխալներից խուսափելու միակ միջոցն է։

Յուրաքանչյուր գազ ունի իր սեփական «ինֆրակարմիր մատնահետքը»

Գազային մոլեկուլները ինֆրակարմիր տիրույթում ցուցաբերում են հիմնարար ֆիզիկական վարքագիծ. երբ միջադեպային լույսի հաճախականությունը համապատասխանում է մոլեկուլի ներքին տատանողական կամ պտտման հաճախականությանը, մոլեկուլը ուժեղորեն կլանում է այդ հատուկ հաճախականությունը: Սա կոչվում է ռեզոնանսային կլանում:

Տարբեր մոլեկուլային կառուցվածքներն ունեն տարբեր ներքին տատանողական հաճախականություններ, և, հետևաբար, տարբեր կլանման գագաթնակետերի դիրքեր ինֆրակարմիր սպեկտրում: CO₂-ն ունի ուժեղ ծռման տատանման ռեժիմ, որի կլանման գագաթնակետը կենտրոնացած է 4.26 մկմ-ի վրա: Մեթանի (CH₄) C–H ձգման տատանման կլանումը մոտ 3.3 մկմ է: CO-ն կլանում է 4.67 մկմ-ի վրա: Սրանք մոլեկուլային կառուցվածքով որոշվող ներքին բնութագրեր են. դրանք չեն փոխվում՝ անկախ ձեր ընտրած սենսորից կամ ֆիլտրից:

Ինֆրակարմիր գազի հայտնաբերման հիմնարար սկզբունքը պարզ է. թիրախային գազի միջով անցկացնել որոշակի ալիքի երկարության ինֆրակարմիր լույս, չափել լույսի ինտենսիվության մարումը կլանման գագաթնակետում և հաշվարկել գազի կոնցենտրացիան: Այս մեթոդը կոչվում է ոչ դիսպերսիվ ինֆրակարմիր (NDIR) հայտնաբերում: Այն առաջարկում է բարձր զգայունություն, խաչաձև միջամտության նկատմամբ ուժեղ անձեռնմխելիություն, սպառվող նյութերի փոխարինման կարիք չունի և գերազանց երկարաժամկետ կայունություն, այդ իսկ պատճառով այն դարձել է արդյունաբերական և շրջակա միջավայրի մոնիթորինգի մեջ գազի հայտնաբերման հիմնական տեխնոլոգիան:

Ի՞նչ խնդիր է իրականում լուծում ֆիլտրը։

NDIR համակարգում լույսի աղբյուրը սովորաբար լայնաշերտ ինֆրակարմիր ճառագայթիչ է. այն ճառագայթում է ոչ միայն թիրախային ալիքի երկարությունը, այլև լայն սպեկտր, որը ծածկում է ամբողջ միջին ինֆրակարմիր տիրույթը: Առանց ընդունիչի ծայրում ալիքի երկարության ընտրության, սենսորը ընկալում է բոլոր ալիքի երկարությունների խառնուրդը, և թիրախային գազից որևէ նշանակալի կլանման տեղեկատվություն չի կարող արդյունահանվել:

Ինֆրակարմիր գազի հայտնաբերման ֆիլտրի դերը դետեկտորի առջևում ճշգրիտ ալիքի երկարության ընտրություն կատարելն է՝ թույլ տալով անցնել միայն թիրախային գազի կլանման գագաթնակետին կենտրոնացած նեղ գոտին, մինչդեռ մերժում է մնացած ամեն ինչ: Միայն այդ դեպքում դետեկտորի ազդանշանի փոփոխությունները կարող են միանշանակ վերագրվել թիրախային գազի կոնցենտրացիայի փոփոխություններին:

Մեկ մանրամասնություն հաճախ անտեսվում է՝ հղման ալիքը։

Լավ նախագծված NDIR համակարգը սովորաբար օգտագործում է երկու ալիք: Մեկ հայտնաբերման ալիքը համընկնում է թիրախային գազի կլանման գագաթնակետի հետ: Երկրորդ հղման ալիքը տեղադրված է այնպիսի ալիքի երկարության վրա, որտեղ թիրախային գազը չի կլանում: Երկու ազդանշանների հարաբերակցությունը հաշվի առնելով՝ համակարգային սխալները, ինչպիսիք են աղբյուրի ծերացումը, պատուհանի աղտոտումը և ջերմաստիճանի տատանումները, արդյունավետորեն չեզոքացվում են: Յուրաքանչյուր ալիք պահանջում է ճշգրիտ նեղաշերտ ֆիլտր, և դրանց միջև կենտրոնական ալիքի երկարությունը, թողունակությունը և թափանցելիության համապատասխանությունը ուղղակիորեն որոշում են վերջնական չափման ճշգրտությունը:

Ֆիլտրի ընտրության երեք իրական կարևոր թերություններ

1. Կենտրոնի ալիքի երկարության հանդուրժողականություն

CO₂-ի կլանման գագաթնակետը 4.26 մկմ-ում շատ լայն չէ: Եթե ֆիլտրի կենտրոնական ալիքի երկարությունը շեղվում է, ապա թափանցող լույսը ծածկում է միայն գագաթնակետի եզրը, այլ ոչ թե գագաթնակետի առավելագույնը: Արդյունքում կլանման ազդանշանն ավելի թույլ է, և հայտնաբերման զգայունությունը նվազում է: Ցածր կոնցենտրացիայով կիրառություններում, ինչպիսիք են ներքին օդի որակի մոնիթորինգը, որտեղ թիրախային մակարդակները 400–5000 ppm միջակայքում են, սա կարող է սենսորը էապես անօգտագործելի դարձնել ցածր սահմաններում:

MULTI IR-ի գազի հայտնաբերման ֆիլտրերը արտադրվում են կենտրոնական ալիքի երկարության ±20 նմ հանդուրժողականությամբ (միջին ինֆրակարմիր տիրույթների համար) և 85%-ից բարձր գագաթնակետային թափանցելիությամբ։ Այս տեխնիկական բնութագրերը հաստատվում են իրական կիրառման փորձարկումների միջոցով՝ այլ ոչ թե պատահականորեն ընտրված։

2. Թողունակության ընտրություն

Ավելի նեղ թողունակությունը ապահովում է ալիքի երկարության ավելի լավ ընտրողականություն և հարակից գոտիների միջամտության ավելի ուժեղ մերժում: Սակայն, եթե թողունակությունը չափազանց նեղ է, օպտիկական թողունակությունը նվազում է, ինչը նվազեցնում է ազդանշան-աղմուկ հարաբերակցությունը սահմանափակ աղբյուրի հզորություն ունեցող համակարգերում: Միակ բաղադրիչ գազի հայտնաբերման համար (օրինակ՝ միայն CO₂), սովորաբար բավարար է մոտավորապես 150–200 նմ կիսակապային թողունակություն: Բազմակոմպոնենտ հայտնաբերման կամ այն ​​​​դեպքերի համար, որտեղ հարակից կլանման գագաթները մոտ են միմյանց, ավելի նեղ թողունակություն է պահանջվում՝ ալիքները մաքուր բաժանելու համար:

3. Բլոկավորման խորության և բլոկավորման միջակայքի համապատասխանեցում

Այս մասին ավելի վաղ խոսվել է, բայց գազի հայտնաբերման մեջ կա մեկ կոնկրետ սցենար, որը արժանի է լրացուցիչ ուշադրության՝ ջրային գոլորշի։

Ջրային գոլորշին կլանում է ամբողջ միջին ինֆրակարմիր սպեկտրում, ներառյալ CO₂ 4.26 մկմ գագաթնակետի շրջակայքում գտնվող տարածքը: Եթե ֆիլտրը բավարար չափով չի արգելափակում ջրային գոլորշու կլանման գոտիները, շրջակա խոնավության փոփոխությունները կներթափանցեն CO₂ ազդանշանի մեջ և կառաջացնեն կեղծ ցուցանիշներ: Բարձր խոնավությամբ միջավայրերում սա պետք է ստուգվի ընտրության փուլում՝ այլ ոչ թե հայտնաբերվի համակարգի վրիպազերծման ժամանակ:

Հաճախ տրվող հարց. ինչո՞ւ պարզապես չօգտագործել լայնաշերտ ֆիլտր։

Ոմանք կարող են մտածել. եթե նպատակը թիրախային գոտին անցնելն է, մի՞թե պարզ երկար կամ կարճ անցումային ֆիլտրը ավելի հեշտ չէր լինի։

Ցածր ճշգրտության կիրառություններում՝ գուցե։ Բայց NDIR գազի հայտնաբերման դեպքում՝ սովորաբար՝ ոչ։ Պատճառը պարզ է. լայնաշերտ հեռարձակումը թույլ է տալիս ավելի շատ ֆոնային ճառագայթման հասնել դետեկտորին, բարձրացնելով ազդանշանի բազային գիծը և նվազեցնելով ազդանշան-աղմուկ արդյունավետ հարաբերակցությունը։ Ցածր կոնցենտրացիաների դեպքում բավարար զգայունություն պահպանելու համար նեղաշերտ ֆիլտրը անխուսափելի է։

Ահա թե ինչու NDIR գազի սենսորները միշտ նախագծվում են որպես բարձր ինտեգրված օպտիկական համակարգեր՝ լույսի աղբյուր, գազային բջիջ, ֆիլտր և դետեկտոր. յուրաքանչյուր բաղադրիչի պարամետր ծառայում է վերջնական հայտնաբերման ճշգրտությանը, և յուրաքանչյուր ընտրություն ազդում է մնացածի վրա։

Գազերի հայտնաբերումը, արտաքուստ, էլեկտրոնիկայի խնդրի է նման։ Հիմնականում այն ​​օպտիկայի և ֆիզիկայի մեջ է։

Տվյալների թերթիկի վրա ներկայացված տեխնիկական բնութագրերը հիմնված են մոլեկուլային սպեկտրոսկոպիայի, բարակ թաղանթային օպտիկայի և համակարգային ինտեգրման վրա: Այս հիմունքների ըմբռնումը թույլ չի տա ձեզ մոլորվել մեկ գրավիչ գագաթնակետային թափանցելիության թվով:

Եթե ​​դուք մշակում եք NDIR գազի սենսոր կամ գնահատում եք տարբեր մատակարարների կողմից առաջարկվող ֆիլտրի լուծումներ, խնդրում ենք անմիջապես կապվել MULTI IR տեխնիկական թիմի հետ: Մենք ունենք պահեստավորված բոլոր հիմնական գազի հայտնաբերման գոտիներում՝ CO₂, CH₄, CO, NO₂ և այլն, և առաջարկում ենք անհատական ​​մշակում՝ հիմնվելով ձեր համակարգի կոնկրետ պարամետրերի վրա՝ չափված սպեկտրալ կորերի հետ միասին:

Ճիշտ ընտրիր։ Ճիշտ չափիր։

Բազմաինֆրակարմիր
Ազգային մակարդակի «Փոքրիկ հսկա» մասնագիտացված և բարդ ձեռնարկություն
Ավելի քան 10,000 տեսակի ինֆրակարմիր ճառագայթման նկատմամբ զգայուն բաղադրիչներ պահեստում
Աշխարհի լավագույն 3-ը համապարփակ ուժով
Ինֆրակարմիր ֆիլտրի արդյունաբերական ստանդարտի գլխավոր մշակող

Կայք՝ www.mirhz.com
Համաշխարհային կայք՝ www.miroptech.com