浅析常用气体分析仪的优势对比

随着化工行业的发展，工艺设备的的稳定性和安全性是企业关注的主要问题之一。化工行业中各种反应炉、燃烧炉、反应釜、离心机等都需要进行氧含量在线监测，如果氧含量达到到一定浓度，则很容易和其他物料发生反应，引发安全事故，所以需要对氧气浓度进行在线分析监测是安全生产的重中之重。

目前常用的氧含量分析仪由磁氧原理、激光原理、电化学原理、红外原理、PID原理、电化学原理。

一、磁氧分析仪和激光氧分析仪原理概述

顺磁式氧分析仪，是根据氧气的体积磁化率比一般气体高得多，在磁场中具有*的顺磁特性的原理制成的一种测量气体中氧含量的分析仪器。

顺磁式氧分析仪，通称为磁氧分析仪。它一般分为热磁对流式、磁力机械式和磁压力式氧分析仪三种

1.1磁力机械式原理

当被测样气的氧含量不同会导致空心球体所受到的作用力不同。中心支撑点金属带受到的力偶促使空心球以金属带为轴心偏转。被测样气中的氧含量不同，空心球的偏转角度不同。因此，空心球偏转角度的大小，就反映了被测气体中氧含量的多少

1.2磁压力式原理

磁压力是根据被测气体在磁场作用下压力的变化量来测量氧含量的仪器。当样气进入测量磁场后，气体的压力在磁场作用下将发生变化，致使气体在磁场内和无磁场空间存在着压力差，测量压差被传递到磁场外部的检测器中，转换为电信号。

1.3磁氧分析仪优缺点

优点：

①　不受被测气体导热性变化、密度变化等影响

②　具有测量精度较高、测量误差低、灵敏度高

③　测量稳定性强

缺点：

①　如果样气中存在强逆磁性气体组份，会引起较大测量误差。

②　对样气压力温度变化敏感，会对测量结果产生一定影响，测量时必须稳定样气的压力和温度。

③　对震动敏感，磁氧分析仪安装位置需采取防振避震措施。

④　对电磁干扰敏感，任何电气线路不允许穿过检测器等敏感单元。

⑤　磁氧分析仪没有原位安装方式，只能现场支架安装或者安装在分析柜、分析小屋内。

⑥　磁氧分析仪对预处理要求较高，尤其是样气压力、流量要求较高。

二、激光氧分析仪工作原理

激光气体分析仪采用的是TDLAS光谱吸收技术，通过分析激光被气体的选择性吸收来获得气体的浓度。TDLA技术是一种高分辨率的光谱吸收技术。相对于红外的气体分析仪，激光抗干扰性强很多，不受H2O和CO2含量的影响，测量更准确。

按照安装方式分为原位式和抽取式两种，原位式是将激光发射模块和传感器模块直接安装在过程管道上，通过简单的采样预处理系统直接对管道内被测气体进行在线分析。而抽取式是通过取样单元将被测气体抽出来后进行分析监测。

2.1.激光氧分析仪优缺点

优点：

①　不受背景气体的影响

②　相比于磁氧分析仪，更加耐受粉尘与视窗污染的影响。

③　能够自动修正压力、温度对测量的影响

④　激光气体在线分析仪适合于恶劣工业环境应用，可用来进行连续工业过程和气体排放测量。

⑤　测量精度高，响应速度快最快1S出数据，可靠性高

⑥　可原位式安装，也可现场支架安装或者安装在分析柜、分析小屋内。

⑦　激光氧分析仪采用光学原理，响应速度极快，对预处理要求很低，耐腐蚀、抗干扰性强，对样气压力、流量要求一般。

缺点：

①　对强粉尘环境敏感，在强粉尘工况下，需设置吹扫单元，对发射和接收单元的光学视窗进行吹扫。

②　在一些含尘量非常大的场合，激光的透光率会受到很大的影响，从而使得测量效果变差。

③　价格昂贵

三、气体检测仪之红外原理

3.1.原理：非分光红外原理NDIR传感器是利用比尔－朗伯红外吸收定律，即不同气体对特定波长的光有吸收，吸收的强度和气体的浓度成正比来实现检测。它是应用滤光片把红外光分成所需要的一个很小波段的光谱线，被检测的气体对这个很小波段的光谱线吸收。

3.2.优点：可靠性高，选择性好，精度高，没有毒，受到环境的干扰较小，寿命长，对氧气不依赖。

3.3.缺点：受湿度影响大，检测气体种类有限，目前最主要应用于甲烷、二氧化碳、一氧化碳、六氟化硫、二氧化硫、碳氢等气体。

四、气体检测仪之PID原理

4.1.原理： PID由紫外灯光源和离子室等主要部分构成，在离子室有正负电极，形成电场，待测气体在紫外灯的照射下，离子化，生成正负离子，在电极间形成电流，经放大输出信号

4.2.优点：灵敏度高，无中毒问题。

4.3.缺点：无选择性、受湿度影响大，紫外灯寿命短，价格贵。

五、气体检测仪之催化燃烧原理

5.1.原理：催化燃烧式传感器是在铂金电阻表面制备耐高温催化剂层，一定温度下，可燃性气体在其表面催化燃烧，燃烧使铂金电阻温度升高，电阻变化，变化值是可燃性气体浓度函数。

5.2.优点：催化燃烧式气体传感器选择性地检测可燃性气体：凡是不能燃烧的，传感器都没有任何响应。响应快速，寿命较长，受温度、湿度、压力影响小。传感器的输出与环境的爆炸危险直接相关，在安全检测领域是一类主导地位的传感器。

5.3.缺点：在可燃性气体范围内，无选择性。传感器易中毒，大部分元素有机蒸汽对传感器都有

中毒作用。

六、气体检测仪之电化学原理

6.1.原理：通过传感器内部的电解质与目标气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。

6.2.优点：

①　工作温度范围大，量程多 ，高灵敏度 ，线性输出 ，选择性好

②　反应快速、无需预热及其它预处理

③　高精度和优良的稳定性，赛弗美的气体分析仪能够达到ppm级，进行vol和ppm的自动切换

④　性价比高，电化学氧分析仪是目前市场上常用的一种氧分析仪，其技术成熟，应用广泛，并且在造价成本上也相对较低，相较于顺磁氧分析仪而言，电化学氧气分析仪具有超高的性价比

6.3.缺点：寿命短，存放期有限 ，极度干燥或高浓度气体环境下寿命短，非特定型，易受干扰 ，湿度对精度有影响。