analizador de gases infrarrojo

Un analizador de gases infrarrojo mide los gases traza determinando la absorción de una fuente de luz infrarroja emitida a través de una muestra de aire . Los gases traza presentes en la atmósfera terrestre se excitan bajo longitudes de onda específicas del rango infrarrojo. El concepto detrás de esta tecnología se puede entender como una prueba de cuánta luz absorbe el aire. Las diferentes moléculas en el aire absorben distintas frecuencias de luz. El aire con una alta concentración de un gas determinado absorberá más luz de una frecuencia específica, lo que permite al sensor reportar una alta concentración de la molécula correspondiente .

Los analizadores de gases infrarrojos suelen tener dos cámaras: una de referencia y otra de medición. La luz infrarroja, emitida desde una fuente en un extremo de la cámara, atraviesa una serie de cámaras que contienen cantidades específicas de los gases en cuestión.

El diseño de 1975 (que se muestra en la imagen superior) es un sensor infrarrojo no dispersivo . Es el primer analizador mejorado capaz de detectar más de un componente de un gas de muestra simultáneamente. Los analizadores anteriores se veían limitados por el hecho de que un gas en particular también presenta bandas de absorción más bajas en el infrarrojo.

El invento de 1975 cuenta con tantos detectores como gases se van a medir. Cada detector tiene dos cámaras, cada una con una fuente y un detector infrarrojos alineados ópticamente, y ambas llenas con uno de los gases de la muestra de aire que se va a analizar. En la trayectoria óptica se encuentran dos celdas con extremos transparentes. Una contiene un gas de referencia y la otra, el gas que se va a analizar. Entre la fuente infrarroja y las celdas hay un modulador que interrumpe los haces de energía.

La señal de salida de cada detector se combina con la de cualquier otro detector que mida una señal opuesta a la señal principal de cada detector. La cantidad de señal proveniente de los otros detectores compensa la proporción de la señal total que corresponde a la interferencia. Esta interferencia proviene de gases con una banda de absorción inferior principal que coincide con la banda principal del gas que se está midiendo.

Por ejemplo, si el analizador debe medir monóxido y dióxido de carbono , las cámaras deben contener una cantidad determinada de estos gases. La luz infrarroja se emite y atraviesa el gas de muestra, un gas de referencia con una mezcla conocida de los gases en cuestión y, posteriormente, las cámaras detectoras que contienen las formas puras de dichos gases. Cuando una cámara detectora absorbe parte de la radiación infrarroja, se calienta y se expande. Esto provoca un aumento de presión dentro del recipiente sellado, que puede detectarse con un transductor de presión o un dispositivo similar. La combinación de los voltajes de salida de las cámaras detectoras del gas de muestra se puede comparar con los voltajes de salida de la cámara de referencia.

Al igual que los analizadores de gases infrarrojos anteriores, los analizadores modernos también utilizan tecnología infrarroja no dispersiva para detectar un gas específico mediante la detección de la absorción de longitudes de onda infrarrojas características de dicho gas. La energía infrarroja se emite desde un filamento calentado. Mediante el filtrado óptico de la energía, el espectro de radiación se limita a la banda de absorción del gas que se está midiendo. Un detector mide la energía después de que la energía infrarroja haya atravesado el gas. Esta energía se compara con la energía en condiciones de referencia sin absorción.

Muchos analizadores son dispositivos de montaje en pared diseñados para el monitoreo de gases a largo plazo y sin supervisión . Actualmente existen analizadores que miden una amplia gama de gases y son altamente portátiles, lo que los hace adecuados para una mayor variedad de aplicaciones geocientíficas. Los analizadores de alta precisión y respuesta rápida se utilizan ampliamente para medir las emisiones de gases y los flujos de los ecosistemas mediante el método de covarianza de remolinos, cuando se emplean junto con un anemómetro sónico de respuesta rápida .

En algunos analizadores, la fiabilidad de las mediciones se mejora calibrando el analizador en la condición de referencia y con una concentración de referencia conocida. Si el aire interfiriera con las mediciones, la cámara que contiene la fuente de energía se llena con un gas cuya concentración es indetectable. Según el gas que se mida, se puede utilizar aire fresco, aire depurado químicamente o nitrógeno.

• Sensor infrarrojo no dispersivo
• covarianza de remolinos

• Patente estadounidense 5.055.688
• Patente estadounidense 3.898.462
• Auble, DL; Meyers, TP (1992). "Un analizador de gases por absorción infrarroja de trayectoria abierta y respuesta rápida para H₂O _y CO₂ _" . Boundary-Layer Meteorology 59(3):243–256. doi : 10.1007/BF00119815