红外检漏仪的工作原理介绍

发布时间:2025-09-03 15:49

  红外检漏仪是一种用于检测制冷系统、工业管道、真空设备等中微小制冷剂或气体泄漏的精密仪器。其工作原理基于红外吸收光谱技术,通过检测特定气体对红外光的吸收特性来实现高灵敏度、高选择性的泄漏探测。具体如下:
  一、核心物理基础:红外吸收光谱
  1.分子振动与红外吸收
  不同的气体分子(如制冷剂R134a、R410a、SF6、甲烷等)具有独特的分子结构。
  当红外光照射到气体分子时,如果红外光的频率与分子的固有振动频率相匹配,分子会吸收该频率的红外光,发生振动能级跃迁。
  这种吸收具有特征性,即每种气体分子只吸收特定波长(或波段)的红外光,形成独特的“吸收指纹”。
  2.吸收强度与浓度关系
  根据朗伯比尔定律(LambertBeer Law),气体对红外光的吸收强度与其浓度成正比。
  浓度越高,吸收的红外光越多,透射过去的光越少。
  二、红外检漏仪的结构与工作流程
  一台典型的红外检漏仪主要由以下几个核心部件组成:
  1.红外光源
  发出宽谱带的红外光(通常覆盖310μm波长范围),作为探测的“探针”。
  2.采样腔(测量室)
  仪器前端的吸气口通过内置泵将待测环境中的空气吸入采样腔。
  采样腔是红外光与被测气体发生相互作用的关键区域。
  3.光学滤波器
  位于红外光路中,用于筛选出特定波长的红外光。
  4.通常包含:
  测量滤波器:允许与目标气体(如制冷剂)强烈吸收的波长相对应的红外光通过。
  参考滤波器:允许一个目标气体几乎不吸收的“参考波长”的红外光通过。
  这种双通道设计(测量通道和参考通道)可以有效消除环境干扰(如灰尘、水蒸气、光源波动)的影响,提高测量的稳定性和准确性。
  5.红外探测器
  接收经过采样腔和滤波器后的红外光,并将其转换为电信号。
  通常采用热电堆或光电导探测器。
  6.信号处理单元(微处理器)
  接收来自探测器的电信号。
  比较测量通道和参考通道的信号强度。
  计算两者之间的差值或比值。如果采样腔中存在目标气体,测量通道的信号会因吸收而减弱,与参考通道的差异会增大。
  根据预设的校准曲线,将信号差值转换为目标气体的浓度值。
  7.显示与报警单元
  将计算出的浓度值以数字形式显示在屏幕上。
  当检测到的气体浓度超过预设阈值时,触发声光报警,提示用户存在泄漏。
  三、工作过程简述
  1.开启仪器,内置泵开始工作,将探头附近的空气吸入采样腔。
  2.红外光源发出的红外光穿过采样腔。
  3.如果空气中含有目标气体(如制冷剂),该气体会选择性地吸收特定波长的红外光。
  4.经过光学滤波器后,测量通道的光强因气体吸收而减弱,参考通道的光强基本不变。
  5.探测器将光信号转换为电信号,信号处理单元分析两个通道的信号差异。
  6.微处理器根据差异大小计算出气体浓度,并在显示屏上实时显示。
  7.用户根据浓度读数和报警提示,移动探头,追踪泄漏源。
  四、技术优势
  1.高选择性:只对特定气体响应,不易受其他气体(如酒精、汽油蒸气)干扰。
  2.高灵敏度:可检测极微小的泄漏(可达ppm级)。
  3.定量测量:不仅能报警,还能显示大致浓度,便于评估泄漏严重程度。
  3.非消耗性:传感器本身不参与化学反应,寿命长。
  4.响应速度快:实时显示浓度变化。
  五、总结
  红外检漏仪通过利用目标气体分子对特定波长红外光的特征吸收,结合双通道(测量/参考)光学设计和精密的信号处理技术,实现了对微小泄漏的高灵敏度、高选择性检测。其核心在于“吸收检测比较计算”的过程。

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