
ปัจจุบัน HORIBA จำหน่ายเครื่องวิเคราะห์ก๊าซด้วยอินฟราเรดหลากหลายรุ่นซึ่งปรับให้เหมาะกับการใช้งานที่หลากหลาย มีเครื่องวิเคราะห์ที่ใช้ NDIR 8 รุ่น โดยแบ่งตามหลักการทำงาน (ณ ปี 2021) เครื่องวิเคราะห์ก๊าซอินฟราเรดแบ่งเป็น 2 ประเภทหลักตามกลไกของส่วนมอดูเลชั่นซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของฟีเจอร์ของ NDIR โดยแต่ละวิธีจะสรุปไว้ในตารางด้านล่าง (ตารางที่ 3 และ 4) ส่วนนี้จะอธิบายคุณสมบัติ โครงสร้าง และหลักการทำงานของวิธีทั่วไป (วิธีที่ 1, 2, 4, 6 และ 7)
ตารางที่ 3: รายชื่อวิธีการใช้เครื่องวิเคราะห์ก๊าซอินฟราเรดของ HORIBA ที่ใช้ NDIR (วิธีการมอดูเลตแบบออปติคัลสลับกัน)
ตารางที่ 4: รายชื่อวิธีการใช้เครื่องวิเคราะห์ก๊าซอินฟราเรดของ HORIBA โดยใช้ NDIR (วิธีการครอสมอดูเลชั่น)
รูปที่ 11: โครงสร้างและหลักการทำงานของเครื่องวิเคราะห์ลำแสงคู่ (พร้อมไมโครโฟนคอนเดนเซอร์)
นี่เป็นวิธีการที่อธิบายไว้ในเครื่องวิเคราะห์ก๊าซอินฟราเรดก่อนหน้านี้ (โครงสร้างและหลักการทำงานของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซอินฟราเรด)
มีคุณสมบัติตอบสนองรวดเร็วและมีความไวสูง
ลำดับความไวของวิธีการใช้แหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรดคู่โดยทั่วไปมีดังนี้
รูปที่ 12: โครงสร้างและหลักการทำงานของเครื่องวิเคราะห์ลำแสงคู่ (เซ็นเซอร์การไหล)
คุณสมบัติ
การผสมผสานระหว่างบล็อกสำหรับการรวบรวมแสงและเซ็นเซอร์การไหลช่วยลดอิทธิพลจากภายนอก (โดยเฉพาะการสั่นสะเทือน) ความไวสูง และการย่อขนาดสำหรับเครื่องวิเคราะห์อินฟราเรด
โครงสร้างและหลักการทำงาน
แต่ละรังสีอินฟราเรดที่ดูดกลืนโดยเซลล์ตัวอย่างและเซลล์อ้างอิงจะถูกเก็บรวบรวมสลับกันในบล็อกเพื่อรวบรวมแสงโดยเครื่องสับของแผ่นรูปพระจันทร์ครึ่งเสี้ยวที่หมุนอยู่ และรังสีอินฟราเรดที่เก็บรวบรวมได้ซึ่งส่งผ่านโดยตัวกรองแสงเพื่อเข้าสู่เครื่องตรวจจับหลักสำหรับส่วนประกอบที่วัด การดูดกลืนอินฟราเรดเกิดขึ้นในห้องด้านหน้าและด้านหลังภายในเครื่องตรวจจับซึ่งสอดคล้องกับปริมาณรังสีอินฟราเรดที่ป้อนเข้าไปแต่ละปริมาณ และสิ่งนี้จะเพิ่มอุณหภูมิของแต่ละห้อง
ในเวลาเดียวกัน การไหลของก๊าซที่ปิดล้อมซึ่งเกิดจากความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างห้องทั้งสองห้องจะถูกสร้างขึ้นและผ่านเซ็นเซอร์การไหล เนื่องจากอัตราการไหลที่วัดโดยเซ็นเซอร์การไหลนั้นเป็นสัดส่วนกับความเข้มข้นของก๊าซ จึงส่งไปยังการประมวลผลสัญญาณเป็นสัญญาณตรวจจับความเข้มข้นของก๊าซ
ทิศทางของก๊าซที่ผ่านเซ็นเซอร์การไหลจะสลับไปพร้อมกับการเคลื่อนที่ของเครื่องตัด การทำงานเฉพาะภายในเครื่องตรวจจับสำหรับส่วนประกอบที่วัดได้มีดังต่อไปนี้
รังสีอินฟราเรดจากเซลล์เปรียบเทียบเข้ามา -> แก๊สปิดจากห้องด้านหน้าไหลเข้าห้องด้านหลัง -> เครื่องตัดหมุน -> รังสีอินฟราเรดจากเซลล์ตัวอย่างเข้ามา -> แก๊สปิดจากห้องด้านหลังไหลเข้าห้องด้านหน้า -> เครื่องตัดหมุน -> รังสีอินฟราเรดจากเซลล์เปรียบเทียบเข้ามา -> ทำซ้ำ.......
ลำดับการทำงานนี้สอดคล้องกับการเคลื่อนที่ของไดอะแฟรมของไมโครโฟนแบบคอนเดนเซอร์ ไมโครโฟนแบบคอนเดนเซอร์จะวัดความแตกต่างของความดัน ในขณะที่เซ็นเซอร์การไหลจะวัดอัตราการไหล นอกจากนี้ หลักการทำงานของเครื่องตรวจจับการชดเชยสำหรับส่วนประกอบที่รบกวนจะเหมือนกับเครื่องตรวจจับหลักสำหรับส่วนประกอบที่วัด
รูปที่ 13: โครงสร้างและหลักการทำงานของเครื่องวิเคราะห์ลำแสงเดี่ยว (พร้อมเซ็นเซอร์ไพโรอิเล็กทริก)
คุณสมบัติ
เครื่องตรวจจับรังสีอินฟราเรดที่ใช้เซ็นเซอร์ไพโรอิเล็กทริกไม่จำเป็นต้องมีก๊าซที่ปิดล้อมเหมือนเครื่องตรวจจับแบบนิวเมติก ดังนั้น การย่อส่วนจึงเป็นข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุด แต่ความไวจะต่ำกว่าเครื่องตรวจจับแบบนิวเมติก
โครงสร้างและหลักการทำงาน
วิธีนี้ใช้เซ็นเซอร์ไพโรอิเล็กทริกของเครื่องตรวจจับรังสีอินฟราเรดที่ดูดซับโดยก๊าซตัวอย่างโดยมีเครื่องสับเป็นกลไกการปรับ เพื่อตรวจจับส่วนประกอบที่วัดได้แต่ละส่วนในก๊าซตัวอย่างเป็นการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิ จะใช้ชุดฟิลเตอร์ออปติคัลและเซ็นเซอร์ไพโรอิเล็กทริกสำหรับส่วนประกอบที่วัดได้แต่ละส่วน เซ็นเซอร์ไพโรอิเล็กทริกตรวจจับการเปลี่ยนแปลงในการดูดซับอินฟราเรดของส่วนประกอบที่วัดได้แต่ละส่วน และคำนวณความเข้มข้นของส่วนประกอบที่วัดได้แต่ละส่วนโดยอิงจากสัญญาณการตรวจจับและการเปรียบเทียบ
รูปที่ 14-1: โครงสร้างของเครื่องวิเคราะห์แบบ Cross-Modulation (พร้อมลำแสงคู่)
คุณสมบัติ
วิธีการมอดูเลชั่นของไหลเรียกอีกอย่างว่าวิธีการมอดูเลชั่นแบบครอส วิธีนี้มีการดริฟท์น้อยมากและให้สัญญาณเอาต์พุตที่เสถียรในระยะยาว นอกจากนี้ วิธีการนี้ยังทำให้ไดอะแฟรมของไมโครโฟนคอนเดนเซอร์ของเซนเซอร์ตรวจจับเคลื่อนที่ไปทางซ้ายและขวา ทำให้ปริมาณสัญญาณที่ตรวจจับได้เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเมื่อเทียบกับการใช้เครื่องสับ จึงทำให้ภูมิคุ้มกันสัญญาณรบกวนดีขึ้น
คุณสมบัติอีกประการหนึ่งคือ วิธีนี้ไม่จำเป็นต้องปรับตำแหน่ง ซึ่งเครื่องสับต้องการสำหรับการบำรุงรักษาเครื่องวิเคราะห์ อย่างไรก็ตาม ก๊าซอ้างอิงจะต้องไหลอย่างต่อเนื่อง เนื่องจากไม่มีการใช้ก๊าซปิดในเซลล์ก๊าซ นอกจากนี้ยังต้องใช้ระบบโซลินอยด์วาล์วเพื่อส่งก๊าซตัวอย่างและก๊าซอ้างอิงไปยังเซลล์ก๊าซสลับกัน
โครงสร้างและหลักการทำงาน (รูปที่ 14-1 และ 14-2)
วิธีนี้แตกต่างจากการมอดูเลชั่นแบบเดิมที่ใช้เครื่องสับ โดยจะใช้ชุดวาล์วโซลินอยด์เพื่อสลับไปมาเป็นระยะเพื่อใส่ก๊าซตัวอย่างและก๊าซอ้างอิงเข้าไปในเซลล์ก๊าซเดียวกัน ดังนั้น ชุดวาล์วโซลินอยด์จึงทำหน้าที่มอดูเลชั่น ตัวอย่างโครงสร้างเครื่องวิเคราะห์สำหรับวิธีนี้แสดงอยู่ในรูปที่ 14-1
ในขณะที่การมอดูเลตโดย เครื่อง สับเปลี่ยนปริมาณแหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรดที่ส่งไปยังตัวอย่างและเซลล์อ้างอิง วิธี Cross-Modulation จะเปลี่ยนก๊าซที่ไหลไปยังตัวอย่างและเซลล์อ้างอิง ยกเว้นกลไกการมอดูเลตแล้ว ฟังก์ชันการตรวจจับของส่วนประกอบที่วัดได้ และ ฟังก์ชันการชดเชยสำหรับส่วนประกอบที่รบกวน ซึ่งจำเป็นต่อการตรวจจับความเข้มข้นของส่วนประกอบที่วัดได้ จะเหมือนกับฟังก์ชันของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซอินฟราเรดที่อธิบายไปแล้ว ดังนั้นหัวข้อนี้จึงเน้นที่การทำงานของกลไกการมอดูเลต (รูปที่ 14-2)
รูปที่ 14-2: หลักการทำงานของการมอดูเลชั่นแบบครอสมอดูเลชั่น
ชุดโซลินอยด์วาล์วช่วยให้ก๊าซตัวอย่างไหลเข้าไปในเซลล์ก๊าซด้านซ้าย และก๊าซอ้างอิงไหลเข้าไปในเซลล์ก๊าซด้านขวาพร้อมกัน หากมีองค์ประกอบของก๊าซที่วัดได้ในก๊าซตัวอย่าง ไดอะแฟรมของไมโครโฟนคอนเดนเซอร์จะขยายไปทางด้านซ้าย (ไปทางเซลล์ตัวอย่าง) (รูปที่ 14-2 รูปด้านซ้าย)
จากนั้นจะสลับหน่วยวาล์วโซลินอยด์และก๊าซตัวอย่างจะไหลเข้าสู่เซลล์ก๊าซด้านขวาและก๊าซอ้างอิงจะไหลเข้าสู่เซลล์ก๊าซด้านซ้ายพร้อมๆ กัน
หากมีองค์ประกอบของก๊าซที่วัดได้ในก๊าซตัวอย่าง ไดอะแฟรมของไมโครโฟนคอนเดนเซอร์จะขยายไปทางด้านขวา (ไปทางเซลล์ตัวอย่าง) (รูปที่ 14-2 รูปทางขวา)
การทำงานนี้จะทำซ้ำเป็นรอบปกติเพื่อปรับสัญญาณตรวจจับของไมโครโฟนคอนเดนเซอร์ โดยการแกว่งไดอะแฟรมของไมโครโฟนคอนเดนเซอร์ในเครื่องตรวจจับไปทางด้านซ้ายและขวา วิธีนี้ทำให้ได้ปริมาณสัญญาณตรวจจับเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเมื่อเทียบกับการใช้เครื่องตัดสับ จึงทำให้ป้องกันสัญญาณรบกวนได้ดีขึ้น นอกจากนี้ กลไกการไหลของตัวอย่างและก๊าซอ้างอิงผ่านเซลล์ก๊าซแต่ละเซลล์เพื่อการวัดยังทำให้การวัดมีเสถียรภาพในระยะยาว เนื่องจากลดอิทธิพลของการเสื่อมสภาพของแหล่งกำเนิดแสงอินฟราเรดและการปนเปื้อนของเซลล์ก๊าซสำหรับสัญญาณตรวจจับ
รูปที่ 15: โครงสร้างและหลักการทำงานของเครื่องวิเคราะห์ Cross-Modulation (ลำแสงเดี่ยว)
วิธีการปรับแบบไขว้ (ลำแสงเดี่ยว) ดำเนินการตาม วิธี Cross-Modulation (ลำแสงคู่) ในเซลล์ก๊าซหนึ่งเซลล์ การสลับแบบวนรอบของชุดวาล์วโซลินอยด์ทำให้เซลล์ก๊าซหนึ่งเซลล์สลับไปที่ฟังก์ชันเซลล์ตัวอย่างและเซลล์อ้างอิง และความเข้มข้นของส่วนประกอบที่วัดได้จะถูกวัดโดยสัญญาณที่ตรวจจับได้สองสัญญาณโดยฟังก์ชันเซลล์เหล่านี้
ในวิธีนี้ ไมโครโฟนแบบคอนเดนเซอร์จะเชื่อมต่อกับห้องเดียวเท่านั้น ดังนั้นไดอะแฟรมจะไม่แกว่งไปมาและเคลื่อนที่ได้ทางเดียวเท่านั้น เมื่อสวิตช์ถูกหมุนไปที่เซลล์อ้างอิง ไดอะแฟรมจะกลับสู่สภาวะแบน มิฉะนั้น จะมีลักษณะเดียวกันกับวิธี Cross-Modulation (ลำแสงคู่)
เครื่องวิเคราะห์การดูดกลืนอินฟราเรดแบบไม่กระจาย (NDIR) ใช้ในหลากหลายสาขา เนื่องจากสามารถวัดความเข้มข้นของส่วนประกอบที่วัดได้อย่างต่อเนื่อง ตัวอย่างเช่น ใช้ในการติดตามก๊าซไอเสีย ก๊าซกระบวนการ และสภาพบรรยากาศ และใช้ในการวัดและควบคุมก๊าซของกระบวนการในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์
นอกเหนือจากการวัดก๊าซแล้ว เครื่องวิเคราะห์ NDIR ยังใช้สำหรับการวิเคราะห์น้ำและของเหลว การวัดต่อเนื่อง และการวิเคราะห์องค์ประกอบของวัสดุแข็งอีกด้วย
สารบัญหน้า
คลิกที่นี่เพื่อดูรายการคำอธิบายหลักการวัดของเครื่องวิเคราะห์ก๊าซแบบต่อเนื่อง >
คุณมีคำถามหรือคำขอใดๆ หรือไม่? ใช้แบบฟอร์มนี้เพื่อติดต่อผู้เชี่ยวชาญของเรา