红外距离检测器

红外检测就是利用红外辐射原理对设备或材料及其它物体的表面进行检验和测量的专门技术，也是采集物体表面温度信息的一种手段。 红外检测的原理 红外线检测物体表面温度分布的变化如图1所示。 [img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2008/07/200807231651_99712_1604460_3.jpg[/img]图1 红外检测物体表面温度变化示意 从图中可见，热流注入是均匀的，对无缺陷的物体，正面和背面的温度场分布基本上是均匀的，如果物体内部存在缺陷，在缺陷处温度分布将发生变化，对于隔热性的缺陷，正面检测方式，缺陷处因热量堆积呈“热点”，背面检测时，缺陷处则是低温点；而对于导热性的缺陷，正面检测时，缺陷处的温度是低温点，背面检测到缺陷处的温度是“热点”。可见，采用红外检测技术，可以形象地检测出材料表层与浅层缺陷和范围。 当一个物体本身具有不同于周围环境的温度时，不论物体的温度高于环境温度，还是低于环境温度；也不论物体的高温来自外部热量的注入，还是由于在其内部产生的热量造成，都会在该物体内部产生热量的流动。热流在物体内部扩散和传递的路径中，将会由于材料或投射的热物理性质不同，或受阻堆积，或通畅无阻传递，最终会在物体表面形成相应的“热区”和“冷区”，这种由里及表出现的温差现象，就是红外检测的基本原理。 红外检测器的分类 红外的检测器是红外分光光度计的重要组成部分，红外的检测器也有多种。 红外检测器分为热电检测器和光检测器两类。热电检测器是将红外的辐射热能转化为电能，从而检测电信号来测量红外线的强弱。光检测器则是利用红外线的热能使得检测器的温度发生改变，从而导电性发生变化，此时通过测量电阻来衡量红外信号的强弱。 热电检测器有：DTGS（氘化硫三肽）、LiTaPO3（钽酸锂）等。 光检测器有：MCT（汞铬碲）、InTe（锑化铟）等。 红外检测的基本方法 红外检测的基本方法分为两大类型，即被动式和主动式。被动式的红外检测在设备的红外检测诊断技术中应用比较多；主动式的红外检测又可分为单面法和双面法 红外检测中对被测目标的加热方式也分为稳态加热和非稳态加热。 红外检测仪器的安装和运载方式有固定式、便携式、车载式和机载式(直升机装载)等多种。 （1）被动式红外检测 所谓被动式系指进行红外检测时不对被测目标加热，仅仅利用被测目标的温度不同于周围环境温度的条件，在被测目标与环境的热交换过程中进行红外检测的方式。被动式红外检测应用于运行中的设备、元器件和科学试验中。由于它不需要附加热源，在生产现场基本都采用这种方式。 （2）主动式红外检测 主动式红外检测是在进行红外检测之前对被测目标主动加热，加热源可来自被测目标的外部或在其内部，加热的方式有稳态和非稳态两种，红外检测根据不同情况可在加热过程当中进行，也可在停止加热有一定时间后进行。 1）单面法：对被测目标的加热和红外检测在被测目标的同一侧面进行。 2）双面法：相对于上述的单面法而言，双面法是把对被测目标的加热和红外检测分别 在目标的正、反两个侧面进行。 （3）加热方式 1）稳态加热：将被测目标加热到其内部温度达到均匀稳定的状态时，再把它置放于一个低于(或高于)该恒定温度的环境中进行红外检测。 这种方式多用于材料的质量检测，如被测物内部有裂纹、孔洞或脱粘等缺陷时，则被测物与环境的热交换中热流将受到缺陷的阻碍，其相应的外表面就会产生温度的变化，与没有缺陷的表面相比则会出现温差。 2）非稳态加热：对被测目标加热，不需要使其内部温度达到均匀稳定状态，而在它的内部温度尚不均匀、具有导热的过程中即进行红外检测。 3)如将热量均匀地注入被测目标，热流进入内部的速度要由它的内部状况决定，若内部有缺陷，则会成为阻档热流的热阻，经一定时间会产生热量堆积，在其相应的表面会产生热的异常。缺陷造成的热流变化取决于缺陷的位置、走向、几何尺寸和材料的热物理性能。 红外检测仪器的安装和运转方式 （1）固定式：用于对旋转型设备故障的监测、关键设备的监测和生产在线产品工艺、质量的监测。 （2）便携式：便携式的红外检测仪器应用十分广泛，在日常巡检、定期普测、配合设备检修和跟踪监测中都要使用(主要使用或配合使用)便携式仪器。 （3）车载式：在进行设备的定期普测时，由于被测设备数量多、检测路线长，必须采用车载式检测。车载式是把热像仪装载在汽车(或其它车辆)上，可以使用两组测距不同的镜头摄取远、近两处设备的红外图像；对于汽车不能到达的目标，则步行到位检测；车内有图像监视器显示，操作者发现异常(包括需要立即检修和进一步调查监测两种情况)，则立即在车上纪录并打印，及时向主管人员递交红外检测报告；遇有紧急情况需要及时处理，可采用无线电电话取得联系。 （4）机载式：对于需要在上空检测的目标，特别是极长距离、人员和车辆都不便到达的高山峻岭处的设备检测，应该采用直升机机装载热像仪进行。 红外检测的优势 红外检测作为非破坏检测众多方法中的一个，它们的功能在相比之下是各有特色，但红外检测却有其独到之处，形成了它的检测优势，可完成X射线、超音波、声发射及激光全息检测等技术无法担任的检测。 （1）非接触性：红外检测的实施是不需要接触被检目标的，被检物体可静可动，可以是具有高达数千摄氏度的热体，也可以是温度很低的冷体。所以，红外检测的应用范围极为宽广，且便于在生产现场进行对设备、材料和产品的检验和测量。 （2）安全性极强：由于红外检测本身是探测自然界无处不在的红外辐射，所以它的检测过程对人员和设备材料都不会构成任何危害；而它的检测方式又是不接触被检目标，因而被检目标即使是有害于人类健康的物体，也将由于红外技术的遥控检测而避免了危险。 （3）检测准确：红外检测的温度分辨率和空间分辨率都可以达到相当高的水平，检测结果准确率很高。例如，它能检测出0.1℃，甚至0.01℃的温差；它也能在数毫米大小的目标上检测出其温度场的分布；红外显微检测甚至还可以检测小到0.025mm左右的物体表面，这在线路板的诊断上十分有用。在某种意义上说，只要设备或材料的故障缺陷能够影响热流在其内部传递，红外检测方法就不受该物体的结构限制而能够探测出来。 （4）操作便捷：由于红外检测设备与其它相比是比较简单的，但其检测速度却很高，如红外探测系统的响应时间都是以μs或ms计，扫描一个物体只需要数秒或数分钟即可完成，特别是在红外设备诊断技术的应用中，往往是在设备的运行当中就已进行完了红外检测，对其他方面很少带来麻烦，而检测结果的控制和处理保存也相当简便。

[align=left][font=宋体][color=black]光电液位传感器是一种常用的传感器设备，用于检测液体的水位高低。在安装光电液位传感器时，其位置和方向对于检测精度有着重要的影响。[/color][/font][/align][align=left][font=宋体][color=black] [/color][/font][/align][align=left][font=宋体][color=black]当光电液位传感器朝上或朝下安装时，液位检测精度可达到正负1mm。这是因为在这种安装状态下，传感器内部的发射管和接收管处于同一水平线上。当液位上升或下降时，液体会同时高于或低于发射管和接收管的位置，从而实现了较高的检测精度。[/color][/font][/align][align=center][font=宋体][color=black] [img=,690,495]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/07/202307311634578403_6660_4008598_3.jpg!w690x495.jpg[/img][/color][/font][/align][align=left][font=宋体][color=black]然而，如果将光电液位传感器安装在侧面，则很难实现正负1mm的精度。这是因为在侧面安装时，传感器内部的发射管和接收管无法保持在同一水平线上。由于传感器安装时需要拧进水箱，导致发射管和接收管的位置无法保持水平，从而影响了检测精度。因此，斜置安装时传感器的精度通常在正负2mm左右。[/color][/font][/align][align=left][font=宋体][color=black] [/color][/font][/align][align=left][font=宋体][color=black][url=https://www.eptsz.com]光电液位传感器[/url]检测距离，光电液位传感器的安装位置和方向对于检测精度有着重要的影响。朝上或朝下安装方式可以实现正负1mm的精度，而侧面安装方式则通常达不到这样的精度要求。用户在选择光电液位传感器时，要根据实际需求和精度要求来确定合适的安装方式，以确保准确的液位检测。[/color][/font][/align]

目前市场上GPC仪器通用的检测器是示差折光检测器（简称RI）,它是通用型的检测器，示差折光检测器是连续检测样品流路与参比流路间液体折光指数差值的检测器，是根据折射原理设计的，属偏转式类型。检测器的光路是由光源、凸镜、检测池、反射镜、平板玻璃、双光敏电阻等主要部件组成，检测池有参比，测量两个池室，它们对光路来说是串联的。光源通过聚光镜和夹缝在光栏前成像，并作为检测池的入射光，出射光照在反射镜上，光被反射，又入射到检测池上，出射光在经过透射镜照到双光敏电阻上形成夹缝像。双光敏电阻是测量电桥的两个桥臂，当参比池和测量池流过相同的溶剂时，使照在双光敏电阻的光量相同，此时桥路平衡，输出为零。当测量池中流过被测样品时，引起折射率变化使照在双光电阻上的光束发生偏转，使双光敏电阻阻值发生变化，此时由电桥输出讯号，即反映了样品浓度的变化情况。它的测试结果受环境温度、流动相组成等波动的影响较大，导致结果重复性较差，基线不稳，往往造成分析人员无法准确找到合适的积分限，给分析人员带来很大的困惑。 而西班牙Polymer Char的GPC-IR采用专利的IR检测器，只开两个窗口，该红外检测器只对聚烯烃中的-CH2-和-CH3有吸收，其它基团一概没有响应。另外该温度波动对红外检测器的影响较少，保证了基线的稳定性（请参看下图示差折光检测器和红外检测器测试基线对比），让分析人员能够清晰准确地确定积分限，得到准确的结果。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507220943_556596_1664_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/07/201507220943_556596_1664_3.jpgRI和IR检测器测试基线对比图 同时IR检测器配置甲基探头，可以直接得到千碳甲基数，可以用来分析聚烯烃支化度的信息。IR4可以测定1000个碳10个甲基以上的聚烯烃，而升级版的IR5MCT，稳定性和灵敏度更高，可以测试1000个碳1个甲基以上的聚烯烃，特别是对于管材的研究很有帮助西班牙Polymer Char的红外检测器是专门为聚烯烃行业开发的一款选择性红外检测器，可以说是目前聚烯烃行业的福音，能够为聚烯烃研发生产用户提供很大的帮助。

最近在了解CEMS上的微流量检测器（FUJI ZRJ和SIEMENS Ultramat 23均有用到），但还是不了解测定的原理和去干扰气体的原理，如图。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/10/201110210908_325422_1771632_3.jpg资料上说： 红外光源 7 被加热到 600 ℃时发射出红外线 ,由切光片 5 调制成频率为 25/ 3Hz 的间断光束 ,经测量气室 4 进入检测器的接收气室。接收气室由填充了待测组分的多层串联气室组成 ,第一层吸收红外辐射波带中间位置的能量 ,第二层吸收边界能量 ,二者之间通过微流量传感器 3 连接在一起。当切光片处于"接通"位置时 ,第一层接收气室 11 填充的待测组分吸收红外辐射能量后 ,受热膨胀 ,压力增大 ,气流经毛细管通道流向第二层接收气室 2 ;当切光片处于"遮断"位置时 ,第一层气室填充气体冷却收缩 ,压力减小 ,第二层气室的气流经毛细管通道反向流回第一层气室。切光片交替通断 ,气流往返流经微流量传感器 ,便在检测器电桥两端产生了交流信号 ,信号幅度大小与流经传感器的气体流量成正比 ,而与待测组分的浓度成反比。 微流量传感器中有两个被加热到大约 120 ℃的镍格栅 ,这两个镍格栅电阻和两个辅助电阻形成惠斯通电桥。脉冲气流反复流经微流量传感器 ,导致镍格栅电阻阻值发生变化。 接收气室采用串联型结构是为了消除干扰组分对测量结果的影响。在接收气室中 ,除填充待测组分外 ,还根据被测气体组成填充一定比例的干扰组分。干扰组分在第一、 二两层气室中对红外辐射的吸收 ,产生的压力作用方向相反 ,相互抵消。在UL TRAMA T23 中 ,还设有第三层接收气室 12 ,其功能是延长二层气室的光程长度 ,吸收红外辐射边缘能量 ,并可通过滑片调整三层气室的透光孔径大小 ,改变红外吸收 ,最大限度地减少某个干扰组分的影响 ,作用相当于一个可调光锥。我的疑问是：1、为什么中间谱带的能量是在第一个吸收室被吸收，而第二个吸收室不吸收？两个吸收室之间装有滤波片吗？另外，如果两个气室长短、容量不同，里面干扰组分的含量也不相同，怎么能完全抵消呢？2、为什么吸收室内不是待测气体的纯组分，而是要加干扰气体的组分呢？怎么确定加入的比例？刚接触这个，很多东西不懂，希望前辈们能帮忙解答，在此先谢过啦~~

[align=left][color=black]电子捕获检测器池结构[/color][/align][align=left][color=black]电子捕获检测器池结构要有利于收集电子，而不收集负离子，这是一大原则。如果两者不能明显区分，将出现非线性响应。[/color][/align][align=left][color=black]通常，电子捕获检测器池结构按照放射源、电极位置及形状（电场分布）、气体流路和池的几何形状，可分为三种主要类型：平行板型、同轴圆筒型和位移同轴圆筒型三种，见图(a）、（b）、（c）。[/color][/align][align=left][color=black][img=,426,320]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809070854229879_7658_2384346_3.png!w426x320.jpg[/img][img=,420,194]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809070854237330_1037_2384346_3.png!w420x194.jpg[/img][img=,515,197]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/09/201809070854243950_3062_2384346_3.png!w515x197.jpg[/img][/color][/align][align=left][color=black]图 1 三种电子捕获检测器池结构示意图[/color][/align][color=black]1[/color][color=black]．平行版型[/color][color=black]为早期使用的一种结构，因池体积太大等弊端，已经基本被淘汰。[/color][color=black]2[/color][color=black]．同轴圆筒型[/color][color=black]这是普遍采用的一种结构。与平行板型相比，相同面积的放射源箔，要求从放射源至阳极的距离，应大于β粒子的射程。将其电离，β粒子本身亦变成热电子，产生最大基流。同时又可防止高速的β粒子碰撞至阳阳极时，造成表面侵蚀。但此距离又不能太大。若距离太大，当窄的（约1μs）低压（50V）脉冲加至极阳时，可能池中的电子不能完全被收集，特别是用[sup]63[/sup]Ni源，N[sub]2[/sub]作载气时，很容易出现此问题。而小直径的[sup]3[/sup]H[sub]2[/sub]源,用Ar-CH[sub]4[/sub]作载气时，则不易出现。因[sup]63[/sup]Ni源与[sup]3[/sup]H[sub]2[/sub]源相比，前者的β粒子能量大于后者；N[sub]2[/sub]与Ar-CH[sub]4[/sub]相比，前者使高能电子降低能量变成热电子的能力不如后者。文献已表明:对10mCi的[sup]63[/sup]Ni源，如用Ar-CH[sub]4[/sub]作载气,40V脉冲高度时，＜4μs的脉冲宽度还能安全收集池中的所有电子，而用N[sub]2[/sub]载气，脉冲宽度必须大于20μs才能完全收集。通常，接填充柱的同轴型电子捕获检测器，其池体积为2-4mL。[/color][color=black]3[/color][color=black]．这是近年发展的一种较新结构。与同轴圆筒型相比，相同面积的放射源箔，池体积可更小。因阳极已从射线的发射区内移出，β射线不大可能与阳极相撞，故其池腔直径可更小。但还要考虑到以下两种情况：①如何尽量减小粒子和放射晾本身相撞；②调整阳极移出的距离，保证在脉冲宽度小时，电子捕获检测器池中的电子亦能完全被收集。7.5mCi[sup]63[/sup]Ni源、池体积为0.3mL的电子捕获检测器，在N[sub]2[/sub]作载气时，-50V脉冲高度、0.64μs的脉冲宽度即可完全收集池中的电子。近年毛细管柱的电子捕获检测器，均是此结构。图（a）、（b）为两种微电子捕获检测器示意图，池腔体积分别为150μL和100μL。[/color][color=black]另外，按负空间电荷理论，岛津GC-17A的“洁净”电子捕获检测器，使柱后流出组分不直接与放射源接触，这样，既可正常响应，又可防止样品对箔的污染。特别是在分析一些粉“脏”的样品，如变压器油或动物组织中的农药时，更为理想，见图(c）。[/color][color=black] [/color]