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不同高度和温度下气体浓度的测量

关键词:气体传感器,气体浓度,红外传感器,传感器点击:
不同高度和温度下气体浓度的测量
本文旨在说明气体定律是如何影响容积式气体监测仪的。
%更改列表示对SPAN(高档)读数的影响,而不是ZERO。

有时会问一个问题:如果您在海平面上校准了我们的一个气体传感器,它是否会准确读取6000英尺? 由于所有NDIR(非色散红外)气体传感器均基于体积测量,因此,气体法则会影响仪器的校准。 下面的表格假定气体校准是在1075英尺处完成的VTI-Valtronics的近似高度)和77ºF(25ºC)。 如果你在不同的高度进行气体校准和温度,表格将被修改以指示海拔和温度的新的0.0%变化点(请参阅下表中的相应图表)。


P1V1 / T1 = P2V2 / T2的基本气体平衡方程描述了大部分重要因素。 P表示压力,V表示体积气体占据的空间,T是气体的温度。 以给定质量(分子数量)的二氧化碳为例,就像我们的N2标定气体(99.9%N2,0.1%CO2)占据一定体积,如我们的样品气室。 将占据分子的数量红外源(发射器)和红外带通滤波器/检测器之间的距离取决于分子的距离。该光路中的二氧化碳分子数将决定在特定的二氧化碳波长吸收多少红外能量。关于所有气体的温度对气体分子数量的影响,请参见下面的描述。

海平面的典型大气压力为760毫米汞柱(毫米汞柱)。 在6000英尺(1829米)处,压力为609毫米汞柱,压力下降16.9%。 如果您在6000英尺高度使用红外气体监测仪,则需要在该高程处将其校准至使其更加准确。 如果您知道高度,则可以在购买时指定订单,我们将调整该高度的气体校准,但需要支付额外费用。 二氧化碳的密度会降低一些海拔高度每增加1000英尺,高出3%。


温度测试注意:
任何测量设备的温度测试假定没有温度梯度或响应数据时不稳定的温度条件被记录。 换句话说,数据被记录下来在稳态条件下。 这需要浸泡温度变化后的一段时间更多仪器达到温度的温度超过2°C平衡。
温度升高导致大约CO2密度每摄氏度降低0.37%左右-2°F每度F.这些因素可能很容易如果您正在使用微型计算机或PC来处理数据。 有其他因素比如a中气体的比重混合物会影响它们在不同的密度海拔高度和温度,但浓度很低的二氧化碳这应该不重要。 具体二氧化碳的重力是1.517,N2是0.966,当然主要由N2和O2组成的空气是1.000 在68°F和1个大气压(14.7 psia)。

意大利化学家和物理学家阿米迪奥阿伏加德罗(1776-1856)在1811年确定,所有气体在相同的温度和压力下占有相等的体积含有相同的数量分子。阿伏加德罗的数量是每克分子量6.022×1023分子。一个摩尔体积,在0°和76厘米汞柱(Hg)压力下为22.4升,为一克所占的体积气体的分子量(摩尔)(任何气体)。我们的一个气室的体积为3.61毫升。它会在0℃和76cm Hg下含有9.71×1019个分子。其中,只有5%是甲烷分子当5%CH4在细胞中时。这意味着细胞中将会有4.853 x 1018个CH4分子在0°C和76厘米汞柱。第3页的图表显示了分子的数量以及分子的数量吸收百分比(结垢响应)随着环境和气室温度的变化而变化。该气体密度的百分比变化可应用于所有气体。该图表呈现稳定状态温度和压力条件在图上的每个点(见上面的注意事项测量仪器的温度测试)。

温度对气室中分子数量的影响(对于所有气体)
气体校准假定在25°C,77°F或298.2°K

Temperature in

°C °F °K

# of CH4

molecules

% change

molecules

 

Temperature in

°C °F °K

# of CH4

molecules

% change

molecules

0

32.0

273.2

4.85E+18

-58.4%

 

26

78.8

299.2

4.39E+18

2.3%

1

33.8

274.2

4.83E+18

-56.1%

27

80.6

300.2

4.37E+18

4.7%

2

35.6

275.2

4.81E+18

-53.8%

28

82.4

301.2

4.35E+18

7.0%

3

37.4

276.2

4.80E+18

-51.4%

29

84.2

302.2

4.34E+18

9.4%

4

39.2

277.2

4.78E+18

-49.1%

30

86.0

303.2

4.32E+18

11.7%

5

41.0

278.2

4.76E+18

-46.8%

31

87.8

304.2

4.30E+18

14.0%

6

42.8

279.2

4.74E+18

-44.4%

32

89.6

305.2

4.28E+18

16.4%

7

44.6

280.2

4.73E+18

-42.1%

33

91.4

306.2

4.26E+18

18.7%

8

46.4

281.2

4.71E+18

-39.7%

34

93.2

307.2

4.25E+18

21.0%

9

48.2

282.2

4.69E+18

-37.4%

35

95.0

308.2

4.23E+18

23.4%

10

50.0

283.2

4.67E+18

-35.1%

36

96.8

309.2

4.21E+18

25.7%

11

51.8

284.2

4.65E+18

-32.7%

37

98.6

310.2

4.19E+18

28.1%

12

53.6

285.2

4.64E+18

-30.4%

38

100.4

311.2

4.18E+18

30.4%

13

55.4

286.2

4.62E+18

-28.1%

39

102.2

312.2

4.16E+18

32.7%

14

57.2

287.2

4.60E+18

-25.7%

40

104.0

313.2

4.14E+18

35.1%

15

59.0

288.2

4.58E+18

-23.4%

41

105.8

314.2

4.12E+18

37.4%

16

60.8

289.2

4.57E+18

-21.0%

42

107.6

315.2

4.10E+18

39.7%

17

62.6

290.2

4.55E+18

-18.7%

43

109.4

316.2

4.09E+18

42.1%

18

64.4

291.2

4.53E+18

-16.4%

44

111.2

317.2

4.07E+18

44.4%

19

66.2

292.2

4.51E+18

-14.0%

45

113.0

318.2

4.05E+18

46.8%

20

68.0

293.2

4.49E+18

-11.7%

46

114.8

319.2

4.03E+18

49.1%

21

69.8

294.2

4.48E+18

-9.4%

47

116.6

320.2

4.02E+18

51.4%

22

71.6

295.2

4.46E+18

-7.0%

48

118.4

321.2

4.00E+18

53.8%

23

73.4

296.2

4.44E+18

-4.7%

49

120.2

322.2

3.98E+18

56.1%

24

75.2

297.2

4.42E+18

-2.3%

50

122.0

323.2

3.96E+18

58.4%

25

77.0

298.2

4.41E+18

0.0%

51

123.8

324.2

3.94E+18

60.8%




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