常見(jiàn)氣體分析儀的種類及原理如下：

1.電化學(xué)分析儀器 

     包括采用固體電解質(zhì)的氧化鋯氧分析儀器和采用液體電解質(zhì)的燃料電池式氧分析儀器。 

1.1氧化鋯氧分析儀器 

     由于氧化鋯探頭具有耐高溫的特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于鍋爐經(jīng)濟(jì)燃燒場(chǎng)合。 

    （1）工作原理   

     以氧化鋯作固體電介質(zhì)，高溫下的電介質(zhì)兩側(cè)氧濃度不同時(shí)形成濃差電池，濃差電池 

產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)與兩側(cè)氧濃度有關(guān)，如果一側(cè)氧濃度固定，即可通過(guò)測(cè)量輸出電動(dòng)勢(shì)來(lái)測(cè)量另 

一側(cè)的氧含量。 

    （2）分類 

      1）直插式氧化鋯氧分析儀器（大量使用）       

           ① 中低溫直插式氧化鋯探頭           

          這種探頭適用于煙氣溫度0-650℃（最佳煙氣溫度350-550℃）的場(chǎng)合，探頭自 

帶加熱爐。主要用于火電廠鍋爐、小型工業(yè)爐等，是用量最大的一種探頭 

          ② 帶導(dǎo)流管的直插式氧化鋯探頭 

          這也是一種中、低溫直插式氧化鋯探頭，不同的是探頭較短（400mm - 600mm） 

并帶有一根長(zhǎng)的導(dǎo)流管，先把煙氣引導(dǎo)爐壁附近，然后用探頭測(cè)量。主要用于大型、爐壁較 

厚的加熱爐。燃油爐適合用，但燃煤爐不適合。（易出現(xiàn)灰堵） 

          ③ 高溫直插式氧化鋯探頭 

          這類探頭不帶加熱爐，靠高溫?zé)煔饧訜?，適用于700-900℃的煙氣測(cè)量，主要用 

于電廠、石化廠等高溫?zé)煔鈭?chǎng)合。 

       2）抽取式氧化鋯氧分析儀器 

          這類分析儀器主要是把煙氣抽出后進(jìn)行分析。用于煙氣溫度在700-1400℃的場(chǎng) 

合。 

          要求使用在燃油爐和煙塵含量較小的燃煤爐。 

     （3）直插式氧化鋯氧分析儀器結(jié)構(gòu)組成 

          它是由氧化鋯探頭（檢測(cè)器）和轉(zhuǎn)換器（二次表）兩部分組成，有一體式的和 

分離式的機(jī)構(gòu)。一體式是指檢測(cè)器和二次表連在一起安裝，分離式就是檢測(cè)器和二次表分開(kāi) 

安裝。 

          檢測(cè)器標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度（mm）：180、400、600、800、1000、1200等 

1.2燃料電池式氧分析儀器 

       燃料電池其原理是一種電化學(xué)裝置，其組成與一般電池相同。其單體電池是由正負(fù) 

兩個(gè)電極(負(fù)極即燃料電極和正極即氧化劑電極)以及電解質(zhì)組成。 

      （1）燃料電池的分類 

       其可分為液體燃料電池和固體燃料電池，廣泛適合測(cè)微量氧和常量氧。 

        1）液體燃料電池的分類 

           液體燃料電池中根據(jù)電解液的性質(zhì)，可分為堿性液體燃料電池和酸性液體燃料 

電池。 

           ①  堿性液體燃料電池氧傳感器 

            由銀陰極+鉛陰極+KOH堿性電解液組成，試用一般場(chǎng)合，即可測(cè)常量氧也可測(cè) 

微量氧。但不適合含有酸性成份的氣體測(cè)量（如CO2、H2S、Cl2、SO2、NOX等），會(huì)引起酸 

堿中和反應(yīng)，造成電解池性能衰變，響應(yīng)時(shí)間變慢，靈敏度降低等現(xiàn)象。 

           ②  酸性液體燃料電池氧傳感器 

            由金陰極+鉛陽(yáng)極（或石墨陽(yáng)極等）+醋酸電解液組成，適用于被測(cè)氣體中含 

有酸性成分的場(chǎng)合，值能測(cè)常量氧。 

        2）固體燃料電池氧傳感器 

1.3電解池式氧分析儀器 

     此類產(chǎn)品可以達(dá)到PPb級(jí)痕量的測(cè)量，做為了解。   

2.熱導(dǎo)式氣體分析儀器 

熱導(dǎo)式氣體分析儀器是根據(jù)各種物質(zhì)導(dǎo)熱性能的不同，通過(guò)測(cè)量混合氣體熱導(dǎo)率的變化來(lái)分 

析氣體組成的儀器。檢測(cè)器部分為惠斯頓電橋，通過(guò)比較待測(cè)樣品氣體與參比氣體（一般選 

擇空氣）之間的熱導(dǎo)差異，從而得出被測(cè)樣氣的濃度。 

2.1分析儀器組成和工作原理 

熱導(dǎo)式氣體分析儀器的組成可劃分為熱導(dǎo)檢測(cè)器和電路兩大部分。熱導(dǎo)檢測(cè)器由熱導(dǎo)池和測(cè) 

量電橋構(gòu)成，熱導(dǎo)池作為測(cè)量電橋的橋臂連接在橋路中，所以兩者是密不可分的。電路部分 

包括穩(wěn)壓電源、恒溫控制器、信號(hào)放大電路、線性化電路和輸出電路。 

2.2 適用場(chǎng)合 

      熱導(dǎo)式分析儀器是測(cè)量（熱導(dǎo)率相差甚大的）兩種混合氣體中某一組份的有效方法。主要用 

來(lái)測(cè)量H2，也長(zhǎng)用于測(cè)量CO2、SO2、Ar的含量。如下場(chǎng)合： 

      氨廠合成氣中的H2含量測(cè)量 

      加氫裝置中H2純度測(cè)量 

      硫酸及磷肥生產(chǎn)流程中SO2含量測(cè)量 

      空氣分離裝置中Ar含量測(cè)量 

      電解水制氫、氧過(guò)程中純H2中O2和純O2中H2的測(cè)量 

      氯氣生產(chǎn)流程中CL2中H2的測(cè)量 

      氫冷發(fā)電機(jī)組中H2、CO2含量的檢測(cè)   

2.3常見(jiàn)氣體的導(dǎo)熱系數(shù) 

氣體名稱 空氣 N2 O2 CO CO2 H2 SO2 NH3   

相對(duì)熱導(dǎo) 1.000 0.996 1.013 0.996 0.605 7.135 0.334 0.897   

絕對(duì)熱導(dǎo) 5.83 5.81 5.89 5.63 3.50 41.60 2.04 5.20   

3微量水分析儀器 

3.1濕度 

依據(jù)國(guó)家計(jì)量技術(shù)規(guī)范《常用濕度計(jì)量名詞術(shù)語(yǔ)》，把液體或固體物質(zhì)中水的含量定義為水 

分。把氣體中水蒸氣的含量定義為濕度。 

當(dāng)氣體中水蒸汽的含量低于-20℃露點(diǎn)是（在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下為1020ppmV），工業(yè)中習(xí)慣稱為 

微量水分（trace water），而不叫濕度。 

下面主要說(shuō)明常用的電容式微量水分析儀。 

3.2電容式微量水分析儀 

      目前常用氧化鋁濕敏傳感器和高分子薄膜傳感器。 

      主要是由多孔氧化鋁層或高分子薄膜層吸附水分，從而改變電容傳感器的介電常數(shù)，而所吸 

收水的量與電容的對(duì)數(shù)成線性關(guān)系。通過(guò)測(cè)量電容的變化可以得出被測(cè)氣體中所含微量水分 

的濃度。 

注意事項(xiàng)：電容式傳感器對(duì)粉塵雜質(zhì)、腐蝕性介質(zhì)及油脂的污染比較敏感。測(cè)量過(guò)程中選取 

的連接管路要求管路內(nèi)壁比較光滑的材質(zhì)管路，常選用聚四氟乙烯、銅管、內(nèi)壁光滑的不銹 

鋼材質(zhì)的取樣管路。 

3.3微量水分析儀分類 

（1）常壓露點(diǎn)儀：在常溫、常壓環(huán)境中分析的露點(diǎn)儀器。在壓力比較大的情況下采取減壓 

的措施，達(dá)到低壓測(cè)量的要求。 

（2）壓力露點(diǎn)儀：被測(cè)氣體具有一定高的壓力，在傳感器所能承受的壓力范圍內(nèi)直接與被 

測(cè)氣體接觸來(lái)測(cè)量的方式叫做壓力測(cè)量。而壓力露點(diǎn)儀指?jìng)鞲衅魈筋^部分直接與被測(cè)氣體接 

觸測(cè)量，測(cè)量的值實(shí)際是壓力露點(diǎn)值。（變送器+二次顯示表） 

3.4微量水分儀的校準(zhǔn)方法 

（1）用標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生器校準(zhǔn) 

 微量水分標(biāo)準(zhǔn)氣體不宜壓縮裝瓶，也不宜用鋼瓶盛裝和存放，因?yàn)楹苋菀壮霈F(xiàn)液化 

、分層、吸附、冷凝等現(xiàn)象，所以只能現(xiàn)配現(xiàn)用。采用標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生器配置。 

（2）用高精度儀器校準(zhǔn) 

   用高精度的儀器作標(biāo)準(zhǔn)儀器與微量水分析儀同時(shí)測(cè)量同一樣品的水分含量，兩者之間進(jìn) 

行比較。常用來(lái)作標(biāo)準(zhǔn)的儀器是冷鏡式露點(diǎn)儀器。 

4.光學(xué)分析儀器 

4.1紅外線氣體分析儀器 

  （1）測(cè)量原理 

  （2）類型 

  ① 是否把紅外光變成單色光來(lái)劃分，可分為不分光型（非色散型）和分光型（ 

色散型） 

       不分光型（NDIR）光源發(fā)出的連續(xù)光譜全部投射到被測(cè)樣品上，待測(cè)組分吸收其特 

征吸收波帶的紅外光。因此NDIR型儀器具有較高的靈敏度和較高的信噪比、良好的穩(wěn)定性。 

但缺點(diǎn)是待測(cè)樣品中有重疊的吸收峰時(shí)，會(huì)給測(cè)量帶來(lái)干擾，造成測(cè)量誤差。 

       分光型（CDIR）采用一套分光系統(tǒng)，使通過(guò)測(cè)量氣室的輻射光譜與待測(cè)組分的特征 

吸收光譜相吻合。優(yōu)點(diǎn)是選擇性好，靈敏度較高，缺點(diǎn)是分光后光束能量很小，分光系統(tǒng)任 

一元件的微小位移都會(huì)影響分光的波長(zhǎng)。 

     ② 從光學(xué)系統(tǒng)劃分，可分為雙光路和單光路 

       雙光路  一個(gè)光源或兩個(gè)光源發(fā)出兩路彼此平行的紅外光束，分別通過(guò)幾何光路相 

同的分析氣室、參比氣室后進(jìn)入檢測(cè)器。 

       單光路  從光源發(fā)出的單束紅外光，只通過(guò)一個(gè)幾何光路，即通過(guò)干涉濾光片或?yàn)V 

波氣室調(diào)制成不同波長(zhǎng)的紅外光束，之后，到檢測(cè)器接收端接收到兩個(gè)不同波長(zhǎng)的紅外光束 

，但光束到達(dá)檢測(cè)器的時(shí)間不同。 

  （3）特點(diǎn) 

① 能測(cè)量多種氣體 除了單原子的惰性氣體（He、Ne、Ar等）和具有對(duì)稱結(jié)構(gòu)無(wú)極性的雙原 

子分子氣體（N2、H2、O2、Cl2等）外，CO、CO2、NO、NO2、SO2、NH3、CH4、C2H4等烷烴 

、烯烴、和其他烴類有機(jī)物，都可以用紅外線氣體分析儀器測(cè)量。 

② 測(cè)量范圍寬 下限PPM的濃度，上限達(dá)到100%。 

③ 靈敏度高 氣體有微小變化都能分辨出來(lái)。 

④ 反應(yīng)快 響應(yīng)時(shí)間T90一般在45秒以內(nèi)。 

⑤ 選擇性好 適用于多組分混合氣中的一種或多種組分的測(cè)量。對(duì)于混合氣的組成成分及變 

化的要求不嚴(yán)格。 

4.2紅外線檢測(cè)器分類 

  （1）薄膜電容檢測(cè)器 

       又稱薄膜微音器，由金屬薄膜片動(dòng)極和定極組成電容器，當(dāng)接收氣室內(nèi)的氣體壓力 

受紅外輻射能的影響而變化時(shí)，推動(dòng)電容動(dòng)片相對(duì)于定片移動(dòng)，把被測(cè)組分濃度變化轉(zhuǎn)變成 

電容量變化。 

       薄膜電容檢測(cè)器是紅外線分析儀器長(zhǎng)期使用的傳統(tǒng)檢測(cè)器，目前使用較多。 

       ① 優(yōu)點(diǎn)：溫度變化影響小、選擇性好、靈敏度高，必須密封按交流調(diào)制方式工作。 

       ② 缺點(diǎn)：薄膜易受機(jī)械震動(dòng)的影響，造成接收氣室漏氣，以及調(diào)制頻率不能提高， 

放大器制作比較困難，體積較大等。 

  （2）微流量檢測(cè)器 

       利用敏感元件的熱敏特性測(cè)量微小氣體流量變化的新型檢測(cè)器。 

  （3）熱電檢測(cè)器又名熱電偶檢測(cè)器 

  （4）光電導(dǎo)檢測(cè)器（光敏電阻） 

       采用半導(dǎo)體光電效應(yīng)的原理制成的 

4.3紅外線測(cè)量的交叉干擾 

       測(cè)量過(guò)程中，各組分間有重疊的吸收峰，這樣會(huì)給測(cè)量帶來(lái)干擾，而消除這種干擾 

，則是儀器中的關(guān)鍵之一，消除交叉干擾的措施可采取串聯(lián)型檢測(cè)器外，主要是采用干涉濾 

光片和濾波氣室對(duì)紅外線光進(jìn)行濾波處理。弊端會(huì)降低儀器的靈敏