不管是負(fù)式,，還是正式紅外線氣體分析儀,，其基本元件幾乎是一樣的。概括起來(lái),，紅外線氣體分析儀的基本元件有：光源,，產(chǎn)生一定波長(zhǎng)范圍的紅外線輻射能；氣室,，測(cè)量氣室,、過(guò)濾器氣室、接收器氣室,；窗口材料---晶片,，在氣室的進(jìn)出兩端，用以密封氣室,，允許紅外線一定波段通過(guò),；感受元件（檢測(cè)器），將輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),；切光片,，用以調(diào)制紅外線。

（1）光源（輻射能）    光源包括輻射源及反射鏡,，光源還分單光源與雙光源兩種,，單光源對(duì)電源變化所產(chǎn)生的影響是一樣的。因?yàn)樗挥幸粋€(gè)光源,，但安裝要求很高,。雙光源安裝要求不是很高，但對(duì)電源的要求高,。對(duì)光源有如下技術(shù)要求,。

①　首先，輻射的光譜成份要穩(wěn)定,，因?yàn)楦鞣N氣體對(duì)紅外線的吸收具有選擇性,，如發(fā)射光譜成份不穩(wěn)定,，就意味著待測(cè)組分特征吸收波長(zhǎng)能量也不穩(wěn)定。對(duì)同一濃度的待測(cè)組分,，吸收的能量就會(huì)不同,，這將造成測(cè)量誤差，為了滿足這一要求應(yīng)選擇合適的燈絲材料,。在工業(yè)化生產(chǎn)中,，紅外線氣體分析儀使用的光源燈絲材料有碳化硅、鎳鉻絲及釔,、鋯,、釷等金屬的氧化物。一般以鎳鉻絲用得*,，因?yàn)樗臒岱€(wěn)定性好,，抗氧化性比較強(qiáng)，同時(shí)制作也容易,。其次,，必須保證激發(fā)輻射的條件恒定，因此燈絲的電源應(yīng)由穩(wěn)定電源供給,，以防止電壓波動(dòng)而造成燈絲電流的波動(dòng),，從而使燈絲溫度發(fā)生變化，造成光譜成份和輻射能量的變化,。另外,，在不至于影響燈絲分子蒸發(fā)和使用壽命的情況下， 加熱功率可以大一點(diǎn),，從而得到較大的輻射能,。一般鎳鉻絲的直徑為0.4-0.7mm，加熱功率取5-10W,。

②　輻射能量應(yīng)大部分集中在待測(cè)組分特征吸收波段范圍內(nèi)。這樣可以增加待測(cè)組分吸收能量,，提高測(cè)量的靈敏度,。適當(dāng)?shù)剡x擇光源燈絲材料和工作溫度可以實(shí)現(xiàn)這一要求。如鎳鉻絲在730℃時(shí),，其輻射光譜的波長(zhǎng)主要集中在3-10μm范圍內(nèi),，能滿足大部分氣體分析的要求。在實(shí)用中,，燈絲電流是不能任意改變的,。

③　通過(guò)多個(gè)氣室的紅外線要平行于氣室的中心軸線，否則,，紅外線進(jìn)入氣室后將發(fā)生多次反射而造成測(cè)量誤差,。

不管用單光源還是雙光源,，都必須經(jīng)反射后的紅外線能平行于氣室的中軸線通過(guò)氣室，因而,，反射鏡是理想的拋物面,，而燈絲的體積應(yīng)盡量小，以便接近于點(diǎn)光源,。

燈絲的繞法有兩種,，一種是螺旋形繞法，它的優(yōu)點(diǎn)是比較近似點(diǎn)光源,，但正面發(fā)射能量小,。另一種是錐形繞法，它的優(yōu)點(diǎn)是正面發(fā)射能量大,，但繞制工藝比較復(fù)雜,。目前使用的以螺旋形繞法為多。為了縮小體積,，減少熱量損失,，繞制的螺距要盡量小，以不至于造成層間短路為限,。燈絲的繞制在螺旋形胎具上進(jìn)行,，繞好后還需要整形，然后再通入1.1-1.4倍的工作電流做連續(xù)幾天的老化處理,，再?gòu)膸缀涡螤詈碗娮柚抵羞M(jìn)行篩選,，選出符合要求的，對(duì)稱的一對(duì)作為同一個(gè)儀器的光源,。

 用金屬絲繞制燈絲總是會(huì)受到諸多因素的限制,，目前已有采用半導(dǎo)體作為光源的。在激光技術(shù)得到廣泛應(yīng)用的時(shí)代,，采用激光作為紅外線光源應(yīng)該是十分理想的,，它的原色性好，方向性好,，輻射能量也大,。加熱電源的功率可通過(guò)調(diào)整燈絲電壓進(jìn)行改變。

（2）窗口材料（晶片）  各氣室,、接收器氣室的窗口材料應(yīng)對(duì)所用的紅外線波段有良好的透射性能,，吸收和反射應(yīng)很小。同時(shí)還應(yīng)有一定的機(jī)械強(qiáng)度,，不易破裂,，不怕潮濕。表面粗糙度能長(zhǎng)期保持，對(duì)所接觸的介質(zhì)有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,。

工業(yè)用的紅外線氣體分析儀中,，被廣泛應(yīng)用的晶片材料是氟化鋰、氟化鎢等,。氟化鎢又稱氟石,，是無(wú)色單晶，它的晶面很容易磨損,，熱膨脹系數(shù)高,，熱導(dǎo)率低，經(jīng)不住溫度的劇變,，機(jī)械強(qiáng)度也比較低,。盡管它有這么多缺點(diǎn)，但它對(duì)紅外線輻射在比較寬的波段內(nèi)有較高的投射性能,，因而還是被廣泛應(yīng)用,。藍(lán)寶石是無(wú)色人造單晶，機(jī)械強(qiáng)度高,，化學(xué)性能穩(wěn)定,，也是常用的材料之一。氟化鈉因易受潮,，表面需涂防潮層,。用氟化鋰和氟化鈣做窗口材料，厚度可取2mm左右,，太薄了機(jī)械強(qiáng)度差,。與窗口的結(jié)合可加墊片及壓環(huán)，用螺釘固定,，但易被壓碎,，所以近年來(lái)大多數(shù)采用環(huán)氧樹脂粘接。

     晶片上的污垢,、積灰,、毛發(fā)都會(huì)使儀表靈敏度下降和零點(diǎn)漂移。窗口不清潔時(shí)只能用麂皮鏡頭紙擦拭,，手指絕對(duì)不能接觸窗口,。

（3）氣室    氣室有測(cè)量氣室、參比氣室和濾波氣室,。他們的結(jié)構(gòu)幾班相同，都是圓筒形,，兩端用晶片（亦稱窗口）密封,。測(cè)量氣室中連續(xù)地通過(guò)被測(cè)氣體，參比氣室中充填對(duì)紅外線不吸收的氣體,，并予以密封,。參比氣室和濾波氣室都是密封的,。他們的結(jié)構(gòu)它的是內(nèi)壁光潔，不吸收紅外線,，不吸附氣體,，化學(xué)性能穩(wěn)定。制造氣室的材料可用黃銅鍍金,，玻璃管鍍金或鋁合金,，內(nèi)壁經(jīng)過(guò)拋光，因?yàn)楣饫w的很大部分要經(jīng)過(guò)氣室內(nèi)壁經(jīng)過(guò)多次反射才能達(dá)到接收器,，光潔的內(nèi)壁有良好的反射系數(shù),，光強(qiáng)損失小，而粗糙的內(nèi)壁則會(huì)吸收很大一部分光強(qiáng),，是光強(qiáng)減弱,，造成測(cè)量誤差。所以,，常在氣體分析儀的氣室內(nèi)壁鍍一層金或內(nèi)部套一層鍍金的銅制圓管,。

對(duì)用于分析微量濃度的長(zhǎng)氣室，為避免機(jī)械加工的困難,，可用玻璃管制成,，內(nèi)部鍍金。在金屬氣室內(nèi)部鍍金的另一個(gè)好處是可防止氣室內(nèi)部氧化而降低反射系數(shù),。氣室的內(nèi)徑一般取20-30mm,。太粗了會(huì)使測(cè)量滯后，太細(xì)了會(huì)減弱光強(qiáng),。

（4）濾波元件    濾波元件包括濾波氣室,。質(zhì)量好的濾光片（如干涉光片）濾光效果好，也能使儀表結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化,。但是濾光片的制造工藝復(fù)雜,，并且在只有一兩種干擾組分是才有明顯效果。一般濾光片不如濾波氣室過(guò)濾*,，所以至今濾波氣室仍被廣泛應(yīng)用,。至于是否要用以及用什么樣的濾波氣室或?yàn)V光片，這主要應(yīng)由樣氣中是否存在干擾組分和他們含量的多少來(lái)決定,。所以為了選用合適的濾波氣室,，訂貨時(shí)，儀表生產(chǎn)廠家要求用戶提供背景氣體的數(shù)據(jù),。

（5）測(cè)量氣室長(zhǎng)度的確定   根據(jù)朗伯-比爾定律,，經(jīng)過(guò)樣氣吸收后的透射光強(qiáng)與待測(cè)組分濃度C直接為非線性關(guān)系，因而使檢測(cè)器的相應(yīng)于待測(cè)組分濃度之間也是非線性的。非線性刻度不但使讀數(shù)不方便,，而且會(huì)接近上限的度數(shù)精度降低,，所以刻度應(yīng)以線性為好。

紅外線氣體分析儀要做到線性刻度有兩種方法,。一種是根據(jù)待測(cè)組分濃度C的范圍,，選擇測(cè)量氣室的長(zhǎng)度L，當(dāng)C與L的乘積很小時(shí),，透射光強(qiáng)與濃度C之間基本上是線性關(guān)系（前已講過(guò)）,。當(dāng)濃度C確定之后，減少測(cè)量氣室的長(zhǎng)度L,，可以改善線性關(guān)系,，但L減少到一定程度之后，加工變得十分困難,，也不一定能獲得滿意的線性效果,。另一種方法是在儀表放大器部分采用線性校正電路，是的儀表的輸出與待測(cè)氣體組分的濃度成線性關(guān)系,。

（6）檢測(cè)器  檢測(cè)器也叫接收器,，它又分為選擇性接收和非選擇性接收兩種。選擇性接收只能將對(duì)應(yīng)于待測(cè)這份特征吸收波段的紅外線輻射能,，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換變成熱能后,，再將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)，就是說(shuō),，它對(duì)紅外線波長(zhǎng)是有選擇的,，當(dāng)前工業(yè)用的紅外線氣體分析儀大都屬于這一類。

紅外線輻射能在穿入測(cè)量氣室和參比氣室前,，都經(jīng)過(guò)光調(diào)制,，即射入的紅外線光束不是連續(xù)的。調(diào)制頻率一般為5-15HZ,。其目的是為了降低干擾影響,，提高測(cè)量靈敏度。

工業(yè)用的紅外線檢測(cè)器主要事薄膜微音式檢測(cè)器,。熱電偶式檢測(cè)器,、半導(dǎo)體光電檢測(cè)器等。目前大都采用薄膜微音器,，它的特點(diǎn)是溫度變化影響小,，選擇性好，靈敏度高,。

薄膜電容可以說(shuō)是儀表的心臟部件,。檢測(cè)器的裝配要求很嚴(yán)格,，它的質(zhì)量將直接影響儀表的性能。薄膜是產(chǎn)生信號(hào)的敏感部分,，安裝松緊要合適，太松可能會(huì)使其與定片短路,，太緊則會(huì)降低測(cè)量靈敏度,，甚至使薄膜破裂。同時(shí)固定片也必須平整,，不得出現(xiàn)折皺,。

由于紅外線氣體發(fā)生器對(duì)光源進(jìn)行了調(diào)制，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中,，動(dòng)片也是以相應(yīng)于調(diào)制光源的頻率發(fā)生振動(dòng),，只是根據(jù)待分析組分濃度不同，振動(dòng)的振幅也不同,。由于10HZ左右的頻率處在音頻范圍內(nèi),，因此在儀表運(yùn)行過(guò)程中接收器氣室內(nèi)會(huì)發(fā)出微音，所以也稱接收器為薄膜微音器,。