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MKS Precisive Tunable Filter Spectroscopy (TFS™)可调滤波扫描光谱仪

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发表于 2016-1-18 11:27:43 | 显示全部楼层 |阅读模式

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本帖最后由 red 于 2019-5-13 22:25 编辑

简介与概览
烃类气体组分的分析在石油化工行业的各种应用中至关重要,例如燃料气体的质量控制、内能值的测量以及在烃类加工工业中的各种将原材料提炼制备成成品塑料、橡胶和化学品的应用。高级的过程控制技术可以快速且精确分析原料和成品,这对于烯烃类工厂优化效率和生产回报是非常关键的。
当今用于烃类气体形态和组分测量的流行分析仪技术是气相色谱仪(GC),特定来说是指工业用过程气相色谱仪(PGC)。它的工作原理是通过作为固定相的色谱柱和作为流动相的载气来对流经的烃类化合物进行物理分离。不同的烃类化合物在不同的时间离开色谱柱,然后被检测器检测到。对于百分比浓度的组分测量,常用热导检测器(TCD)。检测碳一至碳五的分析时间从90秒到5分钟不等,取决于所使用的仪表类型和配置。需要持续供应干燥、高纯度的载气,通常是氦气。
长期以来很多组织设想研究一种基于红外吸收原理的烃类气体光学分析仪,因为这能提供快速的分析(几秒之内),而简单的取样要求使得在线或管路式测量成为可能。此外,光学分析仪不需要载气,这极大的减少了对基础设施的要求和运行的成本。
MKS.jpg
方案产品介绍
Precisive TFS系列气体分析仪是业界第一台提供了实时的烃类组分定量分析的全光学原理测量系统,。如今已有超过2000台装置部署在了天然气和烃加工行业中的碳一至碳五的轻质烃气体测量。
它所进行的这种组分分析无需像色谱那样做物理分离。带有光学传感器的流通池提供了无人值守、实时且无损耗的测量,适用于在线燃料气体分析、燃烧控制、管道气体质量控制、热值测量和各种烃类处理应用。该系统包含有一个轻便的光谱仪、一个样品流通池、一个单元素光电检测器和电子原件。光谱仪使用其独特的可调谐法布里-珀罗装置进行高光量的波长扫描。由Precisive的VidiSaptari博士所开发的高级谱图处理和化学计量算法提供了高精度且稳健的形态分析表现,且可补偿由压力、流量、温度变化所引起的各种光谱非线性问题。
基于专利的可调协滤波扫描技术,该气体分析仪能够每隔5秒进行高精度的气组分分析。每一台Precisive TFS气体分析仪都在工厂通过由NIST可追溯称量法配置的标定混合气进行校准。这些经认证的混合气与用来标定各个组分的混合气类似。Precisive TFS气体分析仪基于直接测量法而不是相对的间接测量法,因此对分析仪的标定有长期的稳定性。实时上,整个分析仪生命周期内都可以保证有效的标定效果。
总的来说Precisive TFS气体分析仪技术特性归纳如下:


  • 多通道的烃类组分分析
  • 突破性的传感器技术
  • 实时分析,分析过程只需几秒
  • 极低的运行成本,无需消耗载气或仪表空气
  • 在五秒内给予精确且可重现的测量结果
  • 结构紧凑,可直接在户外安装使用



测量原理简介
红外气体检测法基于红外光穿过一定体积的气体产生的吸收效应,每种化合物的吸收光谱都像指纹一样独一无二,用于识别或形态分析该化合物。此外,吸收效应的程度与气体分子数量成函数关系,在特定条件下根据比尔–朗伯定律成线性关系。已知光路长度、样品压力和温度的情况下,光谱吸收的程度可用于计算体积含量。
在过程检测领域广泛使用的光学气体检测技术采用的是非离散红外(NDIR),通常使用一个或几个离散波段,借助在这些波段中的吸收特性来测量样品气体的含量。然而这类红外分析仪并不善于区分或形态化测量相似的化学成分例如各种不同的烃类化合物。
Precisive TFS可调谐滤波扫描光谱仪使用一套可调谐的法布里-珀罗滤镜装置来实现在预先选定的光谱区域进行高通量、高精度的波长扫描。不同于傅里叶变换红外光谱仪(FTIR),TFS简洁的机械设计并不需要高精度的光学校准,因此对冲击和震动也并不敏感,同时提供相同或更好的信噪比表现。相比基于光栅的光谱仪,例如基于二极管阵列的光谱仪,TFS提供了更高的光通量或集光率,带来了更高质量的谱图,这对于定量测量是至关重要的。TFS可以在一个或一组预先确定的波长窗口进行连续的波长扫描,实现在非常良好的光谱点距上测量“真正的”吸收光谱。
这种对于传统红外分析方法进行的新奇而有力的改进,不再使用根据要求的测量组分对应的只能选择特定量波段的离散光学滤镜,取而代之以可实现一定程度的连续光谱覆盖的可调谐滤镜元件,由此获得对复杂光谱进行反卷积的能力。可调谐滤波光谱技术(TFS)如今已被成功引入到对天然气和烃类加工工业中轻质烃类的快速定量分析。
以下图片简单展示了TFS的光路结构和在目标波段的连续高分辨率扫描,并通过先进的光谱分析算法和化学计量法快速准确的获得各个组分的定量分析结果。
测量原理图_副本.jpg

气室_副本.jpg

33.png
气室实物_副本.jpg

05_15 Break-throughOpticalSensor_CN.pdf

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发表于 2016-1-18 13:25:14 | 显示全部楼层
图中是omega的压力传感器么 哈哈
打造AIA成为中国分析领域首席专业互动平台!

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发表于 2016-2-2 21:27:24 | 显示全部楼层
不错受教了,好东西
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