2017-11-03
Hur fungerar en gasanalysator?
Vad du än vill mäta så måste du hitta en karakteristisk egenskap som är tillräckligt enkel att ge ett mätvärde. När det gäller övervakning och analys av halterna av gasformiga ämnen (atomer eller vanligare molekyler) visar det sig att det ofta är möjligt att utnyttja gasens optiska egenskaper. Man behöver en ljuskälla, en ljusdetektor och ett karakteristiskt beteende hos gastypen i fråga som gör att den kan separeras från alla andra typer av gaser som kan förekomma i samma gasblandning.
En metod som används för gasanalys kallas DOAS, vilket står för Differential Optical Absorption Spectroscopy. Ljuskällan är en xenonlampa och detektorn är i sin grundkonfiguration en spektrometer som avslöjar de fina detaljerna i ett valt våglängdsområde, eller "fönster". Olika fönster används för att detektera olika gasformiga ämnen eller grupper av sådana ämnen. Genom matematisk bearbetning av det detekterade spektrumet och jämförelse med förinspelade spektra av kända gaser och kända koncentrationer inom det valda fönstret kan den faktiska gaskoncentrationen beräknas. En av fördelarna med DOAS-tekniken är därför att flera olika gaser kan övervakas med samma instrument.
Det finns dock även andra optiska detektionssystem, i vissa fall i kombination med kemiska reaktioner. Sådana analysatorer kallas ibland "konventionella" eftersom de representerar en äldre teknik och det traditionella sättet att mäta gaskoncentrationer. Som exempel, i en kemiluminiscensbaserad NOX-analysator omvandlas NO2 först till NO. De NO-molekyler som bildas tvingas sedan att reagera med ozon från en inbyggd generator. Reaktionen resulterar i att ljus avges. Ljusintensiteten är proportionell mot NO (NOX)-koncentrationen. I en fluorescensbaserad SO2-analysator används smalbandigt UV-ljus för att excitera SO2-molekylerna. När de deexciteras avger de UV-ljus med en annan våglängd. Intensiteten i det utsända ljuset är proportionell mot SO2-koncentrationen.
Oavsett om man använder gasanalys för övervakning av luftkvalitet, kontinuerlig övervakning av utsläpp eller övervakning av processgaser är driftsprinciperna vanligtvis desamma trots att mätområdena för gaskoncentrationerna kan skilja sig åt med flera storleksordningar: gaskoncentrationer i omgivningsluft mäts ofta i µg/m3 (ppb), processgaskoncentrationer ofta i mg/m3 (ppm). I DOAS-instrument hanterar man detta genom att ha flera storleksordningar olika långa ljusstrålar och i konventionella instrument förbehandlar man gasprovet genom utspädning.
En enda konventionell gasanalysator är vanligtvis billigare än ett DOAS-instrument men man behöver ofta en konventionell gasanalysator för varje typ av molekyl, och de kräver mycket mer underhåll än ett DOAS-instrument. Den totala ägandekostnaden är normalt mycket lägre för en DOAS-gasanalysator samtidigt som den vanligtvis producerar mer tillförlitliga data med mindre stilleståndstid för underhåll.
