SENZORJI V SENZORJI V - Avtomatika
SENZORJI V SENZORJI V - Avtomatika
SENZORJI V SENZORJI V - Avtomatika
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
ELEMENTI ZA AVTOMATIZACIJO - Infrardeči senzorji za merjenje plinov<br />
Infrardeči senzorji<br />
za merjenje plinov<br />
Avtor: dr. Andrej Holobar, Echo d.o.o., Slovenske Konjice<br />
Z<br />
a razliko od elektrokemijskih senzorjev so infrardeči<br />
senzorji bolj selektivni in imajo daljšo življenjsko<br />
dobo. Zaradi tega je infrardeča spektroskopija predpisana<br />
tudi kot standardna metoda merjenja emisij.<br />
Infrardeča absorpcijska spektroskopija je<br />
metoda za on-line določevanje kemijskih<br />
komponent. Infrardeče območje zajema<br />
področje od 0,8 do 1000 µm ali<br />
izraženo v valovnem številu (cm-1; število<br />
nihanj na cm) od 12.500 cm-1 do 10 cm-<br />
1. Celotno območje je razdeljeno na dva<br />
dela: bližnje IR ( 12.500 do 4000 cm-1)<br />
in srednje IR (4000 do 650 cm-1). Razen<br />
majhnega dela med obema področjema,<br />
ki se prekrivata je potrebno za vsako<br />
območje uporabiti določene detektorje,<br />
AVTOMATIKA<br />
saj detektorji, ki delujejo v enem<br />
območju, ne detektirajo svetlobe v<br />
drugem območju.<br />
Infrardeča svetloba povzroča nihanja<br />
(vibracije in rotacije) v skoraj vseh<br />
molekulah plina razen molekulah, ki so<br />
homogene-in diatomarne ( npr.: kisik,<br />
dušik, vodik, klor …). Oscilirajoče električno<br />
polje infrardečega sevanja reagira<br />
z električnimi dipoli molekul in ko se<br />
frekvenci ujemata, se del svetlobe<br />
absorbira. Oblika spektra valovnih dolžin<br />
(frekvenc) je za posamezno molekulo<br />
specifična. Jakost absorbcije je odvisna<br />
od koncentracije molekul.<br />
Določene skupine atomov v molekuli vibrirajo<br />
ob zelo majhni interferenci ostalih<br />
molekul. To omogoča selektivnost in identifikacijo<br />
posameznih molekul. Podobne<br />
molekule kot so izpeljanke sličnih<br />
ogljikovodikov pa imajo zelo podobne<br />
spektre. Selektivnost je tem večja, čim bolj<br />
so si molekule različne. Del spektra, ki<br />
omogoča najboljšo ločljivost med<br />
molekulami je od 7 do 15 µm. Na sliki 1.,<br />
2. in 3. So prikazani izmerjeni spektri za<br />
metan, ogljikov dioksid in ogljikov monoksid.<br />
Zakon, ki določa razmerje med koncentracijo<br />
plina, dolžino optične poti žarka<br />
skozi vzorec in absorpcijo, je Beer-<br />
Lambert-ov zakon<br />
Slika 1: Infrardeči spekter metana<br />
kjer je:<br />
0<br />
A = abc = log 10<br />
I<br />
I<br />
A = absorbanca<br />
I = intenziteta svetlobe na detektorju<br />
skozi vzorec<br />
I = intenziteta svetlobe na detektorju<br />
brez vzorca<br />
a = absorpcijski koeficient čiste snovi, ki<br />
jo analiziramo<br />
b = dolžina optične poti žarka skozi<br />
vzorec<br />
c = koncentracija vzorca<br />
Infrardeči spektrofotometri se tudi ločijo<br />
po principu osvetljevanja in se delijo na<br />
disperzivne in nedisperzivne.<br />
Slika 2: Infrardeči spekter ogljikovega dioksida<br />
Disperzivni uporabljajo prizmo za ločevanje<br />
posameznih komponent v spektru,<br />
medtem ko nedisperzivni uporabljajo filtre.<br />
Disperzivni merilnik z monokromatorjem<br />
in referenčnim vzorcem je prikazan<br />
AVTOMATIKA 9/2000 29
Change language