หลักการดูดกลืนแสงอินฟราเรด (NDIR)

 

สารบัญหน้า


ทฤษฎีการตรวจวัด

หลักการดูดกลืนอินฟราเรดแบบไม่กระจาย (NDIR) คืออะไร?

การดูดกลืนอินฟราเรดแบบไม่กระจาย (NDIR) เป็นวิธีการใช้การดูดกลืนอินฟราเรดของโมเลกุล วิธีนี้ใช้ในการวัดความเข้มข้นของส่วนประกอบก๊าซต่างๆ ที่ดูดกลืนอินฟราเรด

โมเลกุลมีศักยภาพในการดูดซับแสงที่ความยาวคลื่นเฉพาะโดยธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น แอปเปิลสีแดงปรากฏเป็นสีแดงเนื่องจากพื้นผิวของแอปเปิลดูดซับแสงที่มีความยาวคลื่นอื่นนอกเหนือจากสีแดง และในทางกลับกัน แสงที่มีความยาวคลื่นสีแดงจะสะท้อนแสง ซึ่งเกิดขึ้นในการแผ่รังสีอินฟราเรด ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในการวัดความเข้มข้นของส่วนประกอบของก๊าซ เมื่อโมเลกุลดูดซับรังสีอินฟราเรด อุณหภูมิของโมเลกุลนั้นจะเพิ่มขึ้น ความยาวคลื่นของรังสีอินฟราเรดที่ดูดซับจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับโมเลกุล (กล่าวคือ เช่นเดียวกับลายนิ้วมือ โปรไฟล์ความยาวคลื่นของรังสีอินฟราเรดจะเฉพาะเจาะจงสำหรับแต่ละโมเลกุล)

Non-dispersive infrared absorption method (NDIR) utilizes this property, the term NDIR has also been long established. Infrared radiation is classified into near-infrared rays, mid-infrared rays, and far-infrared rays corresponding to wavelength. NDIR uses infrared radiation containing wavelengths in mid-infrared radiation of 2.5-25μm to measure the concentration of gas components.

รูปแบบการไม่กระจายตัว (Non-dispersive) เป็นวิธีการวัดที่ใช้ความยาวคลื่นรังสีอินฟราเรดเฉพาะในอินฟราเรดกลางที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกําเนิดแสงอินฟราเรด ก๊าซบางชนิดไม่ดูดซับรังสีอินฟราเรด ตัวอย่างเช่น ไนโตรเจน (N 2) ไม่ดูดซับรังสีอินฟราเรด ดังนั้นจึงวัดโดยเครื่องวิเคราะห์ก๊าซโดยใช้หลักการวัดที่แตกต่างกัน

ทฤษฎีการตรวจวัด ของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซโดยใช้ NDIR

รูปที่ 1: โครงสร้างพื้นฐานของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซที่ใช้ NDIR (เช่น เพื่อวัด CO ใน CO 2)

เครื่องวิเคราะห์ก๊าซที่ใช้แหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรดจะวัดความเข้มข้นของก๊าซโดยการไหลของก๊าซตัวอย่างเข้าไปในเซลล์ก๊าซ รังสีอินฟราเรดจะผ่านก๊าซตัวอย่างในเซลล์และรังสีอินฟราเรดที่ก๊าซในเซลล์ดูดซับจะสอดคล้องกับความเข้มข้นของก๊าซตัวอย่างที่ตรวจจับได้โดยเครื่องตรวจจับ (รูปที่ 1)

โมเลกุลของก๊าซที่แตกต่างกันมีความยาวคลื่นอินฟราเรดที่แตกต่างกันซึ่งถูกดูดซึม (รูปที่ 2) ด้วยการวัดปริมาณการดูดกลืนสําหรับความยาวคลื่นอินฟราเรดเฉพาะตามสัดส่วนกับความเข้มข้นของก๊าซแต่ละชนิดทําให้สามารถกําหนด "โมเลกุลของก๊าซใด" และ "ในความเข้มข้นอะไร" ที่มีอยู่ในก๊าซตัวอย่าง ในรูปที่ 1 เครื่องตรวจจับ CO จะวัดก๊าซ CO ในก๊าซ CO 2

รูปที่ 2: ความยาวคลื่นการดูดกลืนอินฟราเรดและปริมาณสำหรับก๊าซ

ขึ้นอยู่กับโมเลกุลของก๊าซ อาจเกิดการทับซ้อนของความยาวคลื่นอินฟราเรดที่ถูกดูดซับ (รูปที่ 2) ซึ่งเรียกว่าการรบกวนของก๊าซ

รูปที่ 3: ความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นของก๊าซและปริมาณการดูดกลืนอินฟราเรด

ปริมาณการดูดกลืนรังสีอินฟราเรดนั้นแปรผันตามความเข้มข้นของก๊าซ โดยปริมาณจะน้อยลงหากมีความเข้มข้นต่ำกว่า และปริมาณจะมากขึ้นหากมีความเข้มข้นสูงกว่า (รูปที่ 3)

ความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณการดูดกลืนอินฟราเรดและความเข้มข้นของก๊าซถูกกำหนดโดยกฎของแลมเบิร์ต-เบียร์

กฎของแลมเบิร์ต-เบียร์

ปริมาณการดูดกลืนอินฟราเรดขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของโมเลกุลก๊าซที่ดูดกลืน ความสัมพันธ์นี้แสดงโดยกฎของแลมเบิร์ต-เบียร์

Ι = Ι 0 exp (-μcd)

Ι : ความเข้มของแสงที่ส่งผ่าน
Ι 0: ความเข้มของแสงตกกระทบ
c : ความเข้มข้นของโมเลกุลที่ดูดซับ (ส่วนประกอบที่วัดได้)
μ : ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืน (ค่าคงที่กําหนดโดยโมเลกุลและความยาวคลื่น)
d : ความหนาของชั้นโมเลกุลดูดซับ (ชั้นก๊าซ)

คำขอข้อมูล

คุณมีคำถามหรือคำขอใดๆ หรือไม่? ใช้แบบฟอร์มนี้เพื่อติดต่อผู้เชี่ยวชาญของเรา

* ช่องเหล่านี้จำเป็นต้องกรอกข้อมูล

องค์กร
OSZAR »