Инфракрасный газоанализатор измеряет следовые газы, определяя поглощение испускаемого инфракрасного света через определенный образец воздуха . Следовые газы, обнаруженные в атмосфере Земли, возбуждаются при определенных длинах волн, обнаруженных в инфракрасном диапазоне. Концепция, лежащая в основе технологии, может быть понята как проверка того, сколько света поглощается воздухом. Различные молекулы в воздухе поглощают разные частоты света. Воздух с большим количеством определенного газа будет поглощать больше определенной частоты, позволяя датчику сообщать о высокой концентрации соответствующей молекулы.
Инфракрасные газоанализаторы обычно имеют две камеры, одна из которых является эталонной камерой, а другая — измерительной. Инфракрасный свет испускается из некоторого типа источника на одном конце камеры, проходит через ряд камер, содержащих заданные количества различных рассматриваемых газов.
Конструкция 1975 года (на фото выше) представляет собой недисперсионный инфракрасный датчик . Это первый улучшенный анализатор, способный обнаруживать более одного компонента образца газа одновременно. Более ранние анализаторы сдерживались тем фактом, что определенный газ также имеет более низкие полосы поглощения в инфракрасном диапазоне.
Изобретение 1975 года имеет столько же детекторов, сколько и газов, которые необходимо измерить. Каждый детектор имеет две камеры, в каждой из которых есть оптически совмещенный инфракрасный источник и детектор, и обе заполнены одним из газов в образце воздуха, который необходимо проанализировать. На оптическом пути находятся две ячейки с прозрачными концами. Одна содержит эталонный газ, а другая будет содержать анализируемый газ. Между инфракрасным источником и ячейками находится модулятор, который прерывает лучи энергии.
Выход каждого детектора объединяется с выходом любого другого детектора, который измеряет сигнал, противоположный основному сигналу каждого детектора. Величина сигнала от других детекторов — это величина, которая компенсирует долю общего сигнала, соответствующую помехам. Эти помехи возникают из газов с основной нижней полосой поглощения, которая совпадает с основной полосой измеряемого газа.
Например, если анализатор должен измерять оксид углерода и диоксид углерода , камеры должны содержать определенное количество этих газов. Инфракрасный свет испускается и проходит через образец газа, эталонный газ с известной смесью рассматриваемых газов, а затем через камеры « детектора », содержащие чистые формы рассматриваемых газов. Когда камера «детектора» поглощает часть инфракрасного излучения, она нагревается и расширяется. Это вызывает повышение давления внутри герметичного сосуда, которое можно обнаружить либо с помощью датчика давления , либо с помощью аналогичного устройства. Затем комбинацию выходных напряжений из камер детектора от образца газа можно сравнить с выходными напряжениями из эталонной камеры.
Как и более ранние инфракрасные газоанализаторы, современные анализаторы также используют недисперсионную инфракрасную технологию для обнаружения определенного газа путем обнаружения поглощения инфракрасных длин волн, характерных для этого газа. Инфракрасная энергия излучается нагретой нитью накаливания. Благодаря оптической фильтрации энергии спектр излучения ограничивается полосой поглощения измеряемого газа. Детектор измеряет энергию после того, как инфракрасная энергия прошла через измеряемый газ. Это сравнивается с энергией при исходном состоянии отсутствия поглощения.
Многие анализаторы представляют собой настенные устройства, предназначенные для долгосрочного, необслуживаемого мониторинга газа . В настоящее время существуют анализаторы, которые измеряют ряд газов и являются очень портативными, чтобы подходить для более широкого спектра приложений в области геологии. Быстродействующие высокоточные анализаторы широко используются для измерения выбросов газа и потоков экосистемы с использованием метода вихревой ковариации при использовании вместе с быстродействующим звуковым анемометром .
В некоторых анализаторах надежность измерений повышается за счет калибровки анализатора при эталонных условиях и известной концентрации диапазона. Если воздух будет мешать измерениям, камера, в которой находится источник энергии, заполняется газом, не имеющим обнаруживаемой концентрации измеряемого газа. В зависимости от измеряемого газа может использоваться свежий воздух, химически очищенный воздух или азот.