什么是非色散红外分析仪？

什么是非色散红外分析仪？

非色散红外分析仪，简称NDIR分析仪，是一种利用气体对特定红外波长的选择性吸收来定量测量气体浓度的精密仪器。

其名称中的“非色散"是关键，意味着它不使用棱镜或光栅等色散元件将红外光分离成连续光谱，而是通过结构设计，让待测气体直接吸收固定波长的红外光，从而大大简化了光学系统，提高了仪器的稳定性和可靠性。

工作原理（基于朗伯-比尔定律）

当一束特定波长的红外光穿过待测气体时，气体分子会吸收与其分子结构振动频率相匹配的红外能量，导致光强衰减。吸收强度遵循朗伯-比尔定律，与气体的浓度和光程长度成正比。通过精确测量红外光被吸收前后的强度变化，即可计算出该气体的浓度。

核心结构组件

1. 红外光源：发出宽谱红外光。

2. 样品气室：待测气体流经的通道，光在此被吸收。

3. 窄带干涉滤光片：核心光学部件，只允许被测气体特征吸收波长的红外光通过，实现了“光学筛选"。

4. 红外检测器：将透射后的光信号转换为电信号。常用双通道式（参比-测量） 设计：一路通过样品气（测量通道），另一路通过无吸收波长的参比通道。两路信号的比值能有效消除光源波动、器件老化等共模干扰，极大提升了精度和稳定性。

主要特点与优势

• 高选择性：针对不同气体（如CO₂、CO、CH₄、SO₂等）选择对应的滤光片，抗其他气体干扰能力强。

• 高精度与稳定性：双通道设计使其非常适合长期连续监测。

• 维护简单，寿命长：无运动部件（指核心光学部分），结构坚固。

• 快速响应：能实现实时或近实时的浓度测量。

典型应用领域

• 环境监测：大气中CO₂、CH₄等温室气体监测，烟气排放分析。

• 工业过程与安全：石油化工、煤矿中可燃/有毒气体泄漏监测。

• 汽车尾气检测：测量发动机排放的CO、CO₂和HC化合物。

• 农业与科研：呼吸作用、光合作用研究，培养箱气体控制。

• 医疗领域：呼吸分析仪（如麻醉气体、二氧化碳浓度监测）。

总结而言，非色散红外分析仪是一种基于气体分子红外吸收指纹效应、通过非色散光学滤波技术和参比测量技术实现高选择性、高稳定性的气体浓度分析工具，是工业、环保和科研领域气体分析的基石技术之一。