氣體分析的原理

氣體分析儀的原理主要基于氣體分子與物理場或化學(xué)物質(zhì)的相互作用差異，通過測量這些相互作用產(chǎn)生的信號變化來確定氣體成分及濃度。根據(jù)檢測原理的不同，主要分為以下幾類：

一、基于物理性質(zhì)差異的原理

熱導(dǎo)式分析?

利用不同氣體熱導(dǎo)率差異導(dǎo)致的熱量傳遞速率變化。氣體流經(jīng)加熱元件時導(dǎo)熱能力不同，引起元件電阻變化，通過測量電阻值計算氣體濃度。

紅外吸收式分析?

基于朗伯-比爾定律：氣體分子選擇性吸收特定波長紅外光，吸收強(qiáng)度與濃度成正比。通過測量特征波長（如CO?吸收4.3μm）的光強(qiáng)衰減確定濃度。

二、基于化學(xué)反應(yīng)的電化學(xué)原理

定電位電解式?

在電極施加特定電位，目標(biāo)氣體（如CO）在工作電極發(fā)生氧化/還原反應(yīng)產(chǎn)生電流，電流強(qiáng)度與濃度成正比。

伽伐尼電池式?

氣體擴(kuò)散至電解液發(fā)生自發(fā)反應(yīng)，通過測量電解電流確定濃度（如氧氣傳感器）。

催化燃燒式（可燃?xì)怏w）?

可燃?xì)怏w在鉑絲表面無焰燃燒，釋放熱量引起鉑絲電阻變化，電阻增量與濃度線性相關(guān)。

三、其他原理

半導(dǎo)體式?

氣體吸附于金屬氧化物（如SnO?）表面，改變半導(dǎo)體電導(dǎo)率，通過電阻變化檢測氣體（如甲烷）。

激光吸收光譜（TDLAS）?

可調(diào)諧激光器發(fā)射特定波長激光穿透氣體，檢測吸收光譜的強(qiáng)度衰減，適用于高溫、腐蝕性氣體（如激光氣體分析儀）。

總結(jié)對比

原理類型? ?適用氣體? ?核心機(jī)制?

熱導(dǎo)式 氫氣、二氧化碳等 氣體熱導(dǎo)率差異

紅外吸收式 CO?、CH?等極性分子 紅外光譜選擇性吸收

順磁式 氧氣 氧氣的強(qiáng)順磁性

電化學(xué)/催化燃燒式 O?、CO、H?S、可燃?xì)怏w 氧化還原反應(yīng)或催化燃燒放熱

半導(dǎo)體式 可燃?xì)怏w、還原性氣體 表面吸附導(dǎo)致電導(dǎo)率變化

氣體分析儀的選擇取決于目標(biāo)氣體特性（如活性、分子結(jié)構(gòu)）、濃度范圍及環(huán)境條件（溫度、壓力、背景氣體干擾等）。