Как работает анализатор газа?

Что бы вы ни хотели обнаружить, вам нужно идентифицировать какое-либо свойство объекта, которое достаточно просто измерить. Когда дело доходит до мониторинга и анализа газообразных частиц (атомов или чаще молекул), оказывается, что часто можно использовать оптические свойства газа. Вам нужен источник света, детектор света и характерное поведение рассматриваемых газообразных частиц, позволяющее отделить его от всех других газообразных частиц, которые могут присутствовать в этой газовой смеси.

Один из методов, используемый для газового анализа, называется ДОАС, который расшифровывается как дифференциальная оптическая абсорбционная спектроскопия. Источником света является ксеноновая лампа, а детектор в своей базовой конфигурации представляет собой спектрометр, раскрывающий мелкие детали выбранного диапазона длин волн или «окна». Различные окна используются для обнаружения различных газообразных веществ или групп таких веществ. Математическая обработка обнаруженного спектра и сравнение с предварительно записанными спектрами известных газов и известных концентраций в выбранном окне позволяют рассчитать фактическую концентрацию газа. В результате, можно проводить мониторинг нескольких газов с помощью одного и того же прибора, что также является одним из преимуществ технологии ДОАС.

Однако существуют и другие схемы оптического обнаружения, в некоторых случаях в сочетании с вынужденными химическими реакциями. Такие анализаторы иногда называют «обычными», поскольку они представляют более устаревшую технологию и традиционный способ мониторинга газов. Например, в хемилюминесцентном анализаторе NO_X  молекулы NO₂ сначала преобразуются в NO. Получающиеся молекулы NO затем вынуждены реагировать с озоном из встроенного генератора. В результате такой реакции излучается свет. Интенсивность света пропорциональна концентрации NO (NO_X). Флуоресцентный анализатор SO₂ использует узкополосный ультрафиолетовый свет для возбуждения молекул SO₂. При возбуждении они излучают ультрафиолетовый свет с другой длиной волны. Интенсивность испускаемого света пропорциональна концентрации SO₂.

Независимо от того, применяете ли вы газовый анализ для мониторинга качества атмосферного воздуха, непрерывного мониторинга выбросов или мониторинга технологического газа, принципы работы обычно одинаковы, несмотря на то, что контролируемые диапазоны концентраций газа могут различаться на несколько порядков: концентрации газа в атмосферном воздухе, измеряются в мкг/м³ (ppb); концентрации технологического газа в мг/м³ (ppm). Однако, в приборах ДОАС вы компенсируете это с помощью разной длины световой (оптической) трассы на порядки величин, а в обычных приборах вы предварительно обрабатываете пробу газа разбавлением.

Обычный газоанализатор обычно дешевле, чем прибор ДОАС, но вам часто требуется один обычный газоанализатор для каждого типа молекулы, и они требуют гораздо большего обслуживания, чем приборы ДОАС. Общая стоимость владения, как правило, намного ниже для газоанализатора ДОАС, в то же время он обычно дает более надежные данные с меньшим временем простоя для обслуживания.

Автор:
Bengt Löfstedt,
Operative Support,
OPSIS AB