常見氣體分析儀的種類及原理如下：

1.電化學分析儀器 

     包括采用固體電解質(zhì)的氧化鋯氧分析儀器和采用液體電解質(zhì)的燃料電池式氧分析儀器。 

1.1氧化鋯氧分析儀器 

     由于氧化鋯探頭具有耐高溫的特點，因此被廣泛應(yīng)用于鍋爐經(jīng)濟燃燒場合。 

    （1）工作原理   

     以氧化鋯作固體電介質(zhì)，高溫下的電介質(zhì)兩側(cè)氧濃度不同時形成濃差電池，濃差電池 

產(chǎn)生的電動勢與兩側(cè)氧濃度有關(guān)，如果一側(cè)氧濃度固定，即可通過測量輸出電動勢來測量另 

一側(cè)的氧含量。 

    （2）分類 

      1）直插式氧化鋯氧分析儀器（大量使用）       

           ① 中低溫直插式氧化鋯探頭           

          這種探頭適用于煙氣溫度0-650℃（最佳煙氣溫度350-550℃）的場合，探頭自 

帶加熱爐。主要用于火電廠鍋爐、小型工業(yè)爐等，是用量最大的一種探頭 

          ② 帶導流管的直插式氧化鋯探頭 

          這也是一種中、低溫直插式氧化鋯探頭，不同的是探頭較短（400mm - 600mm） 

并帶有一根長的導流管，先把煙氣引導爐壁附近，然后用探頭測量。主要用于大型、爐壁較 

厚的加熱爐。燃油爐適合用，但燃煤爐不適合。（易出現(xiàn)灰堵） 

          ③ 高溫直插式氧化鋯探頭 

          這類探頭不帶加熱爐，靠高溫煙氣加熱，適用于700-900℃的煙氣測量，主要用 

于電廠、石化廠等高溫煙氣場合。 

       2）抽取式氧化鋯氧分析儀器 

          這類分析儀器主要是把煙氣抽出后進行分析。用于煙氣溫度在700-1400℃的場 

合。 

          要求使用在燃油爐和煙塵含量較小的燃煤爐。 

     （3）直插式氧化鋯氧分析儀器結(jié)構(gòu)組成 

          它是由氧化鋯探頭（檢測器）和轉(zhuǎn)換器（二次表）兩部分組成，有一體式的和 

分離式的機構(gòu)。一體式是指檢測器和二次表連在一起安裝，分離式就是檢測器和二次表分開 

安裝。 

          檢測器標準長度（mm）：180、400、600、800、1000、1200等 

1.2燃料電池式氧分析儀器 

       燃料電池其原理是一種電化學裝置，其組成與一般電池相同。其單體電池是由正負 

兩個電極(負極即燃料電極和正極即氧化劑電極)以及電解質(zhì)組成。 

      （1）燃料電池的分類 

       其可分為液體燃料電池和固體燃料電池，廣泛適合測微量氧和常量氧。 

        1）液體燃料電池的分類 

           液體燃料電池中根據(jù)電解液的性質(zhì)，可分為堿性液體燃料電池和酸性液體燃料 

電池。 

           ①  堿性液體燃料電池氧傳感器 

            由銀陰極+鉛陰極+KOH堿性電解液組成，試用一般場合，即可測常量氧也可測 

微量氧。但不適合含有酸性成份的氣體測量（如CO2、H2S、Cl2、SO2、NOX等），會引起酸 

堿中和反應(yīng)，造成電解池性能衰變，響應(yīng)時間變慢，靈敏度降低等現(xiàn)象。 

           ②  酸性液體燃料電池氧傳感器 

            由金陰極+鉛陽極（或石墨陽極等）+醋酸電解液組成，適用于被測氣體中含 

有酸性成分的場合，值能測常量氧。 

        2）固體燃料電池氧傳感器 

1.3電解池式氧分析儀器 

     此類產(chǎn)品可以達到PPb級痕量的測量，做為了解。   

2.熱導式氣體分析儀器 

熱導式氣體分析儀器是根據(jù)各種物質(zhì)導熱性能的不同，通過測量混合氣體熱導率的變化來分 

析氣體組成的儀器。檢測器部分為惠斯頓電橋，通過比較待測樣品氣體與參比氣體（一般選 

擇空氣）之間的熱導差異，從而得出被測樣氣的濃度。 

2.1分析儀器組成和工作原理 

熱導式氣體分析儀器的組成可劃分為熱導檢測器和電路兩大部分。熱導檢測器由熱導池和測 

量電橋構(gòu)成，熱導池作為測量電橋的橋臂連接在橋路中，所以兩者是密不可分的。電路部分 

包括穩(wěn)壓電源、恒溫控制器、信號放大電路、線性化電路和輸出電路。 

2.2 適用場合 

      熱導式分析儀器是測量（熱導率相差甚大的）兩種混合氣體中某一組份的有效方法。主要用 

來測量H2，也長用于測量CO2、SO2、Ar的含量。如下場合： 

      氨廠合成氣中的H2含量測量 

      加氫裝置中H2純度測量 

      硫酸及磷肥生產(chǎn)流程中SO2含量測量 

      空氣分離裝置中Ar含量測量 

      電解水制氫、氧過程中純H2中O2和純O2中H2的測量 

      氯氣生產(chǎn)流程中CL2中H2的測量 

      氫冷發(fā)電機組中H2、CO2含量的檢測   

2.3常見氣體的導熱系數(shù) 

氣體名稱 空氣 N2 O2 CO CO2 H2 SO2 NH3   

相對熱導 1.000 0.996 1.013 0.996 0.605 7.135 0.334 0.897   

絕對熱導 5.83 5.81 5.89 5.63 3.50 41.60 2.04 5.20   

3微量水分析儀器 

3.1濕度 

依據(jù)國家計量技術(shù)規(guī)范《常用濕度計量名詞術(shù)語》，把液體或固體物質(zhì)中水的含量定義為水 

分。把氣體中水蒸氣的含量定義為濕度。 

當氣體中水蒸汽的含量低于-20℃露點是（在標準大氣壓下為1020ppmV），工業(yè)中習慣稱為 

微量水分（trace water），而不叫濕度。 

下面主要說明常用的電容式微量水分析儀。 

3.2電容式微量水分析儀 

      目前常用氧化鋁濕敏傳感器和高分子薄膜傳感器。 

      主要是由多孔氧化鋁層或高分子薄膜層吸附水分，從而改變電容傳感器的介電常數(shù)，而所吸 

收水的量與電容的對數(shù)成線性關(guān)系。通過測量電容的變化可以得出被測氣體中所含微量水分 

的濃度。 

注意事項：電容式傳感器對粉塵雜質(zhì)、腐蝕性介質(zhì)及油脂的污染比較敏感。測量過程中選取 

的連接管路要求管路內(nèi)壁比較光滑的材質(zhì)管路，常選用聚四氟乙烯、銅管、內(nèi)壁光滑的不銹 

鋼材質(zhì)的取樣管路。 

3.3微量水分析儀分類 

（1）常壓露點儀：在常溫、常壓環(huán)境中分析的露點儀器。在壓力比較大的情況下采取減壓 

的措施，達到低壓測量的要求。 

（2）壓力露點儀：被測氣體具有一定高的壓力，在傳感器所能承受的壓力范圍內(nèi)直接與被 

測氣體接觸來測量的方式叫做壓力測量。而壓力露點儀指傳感器探頭部分直接與被測氣體接 

觸測量，測量的值實際是壓力露點值。（變送器+二次顯示表） 

3.4微量水分儀的校準方法 

（1）用標準發(fā)生器校準 

 微量水分標準氣體不宜壓縮裝瓶，也不宜用鋼瓶盛裝和存放，因為很容易出現(xiàn)液化 

、分層、吸附、冷凝等現(xiàn)象，所以只能現(xiàn)配現(xiàn)用。采用標準發(fā)生器配置。 

（2）用高精度儀器校準 

   用高精度的儀器作標準儀器與微量水分析儀同時測量同一樣品的水分含量，兩者之間進 

行比較。常用來作標準的儀器是冷鏡式露點儀器。 

4.光學分析儀器 

4.1紅外線氣體分析儀器 

  （1）測量原理 

  （2）類型 

  ① 是否把紅外光變成單色光來劃分，可分為不分光型（非色散型）和分光型（ 

色散型） 

       不分光型（NDIR）光源發(fā)出的連續(xù)光譜全部投射到被測樣品上，待測組分吸收其特 

征吸收波帶的紅外光。因此NDIR型儀器具有較高的靈敏度和較高的信噪比、良好的穩(wěn)定性。 

但缺點是待測樣品中有重疊的吸收峰時，會給測量帶來干擾，造成測量誤差。 

       分光型（CDIR）采用一套分光系統(tǒng)，使通過測量氣室的輻射光譜與待測組分的特征 

吸收光譜相吻合。優(yōu)點是選擇性好，靈敏度較高，缺點是分光后光束能量很小，分光系統(tǒng)任 

一元件的微小位移都會影響分光的波長。 

     ② 從光學系統(tǒng)劃分，可分為雙光路和單光路 

       雙光路  一個光源或兩個光源發(fā)出兩路彼此平行的紅外光束，分別通過幾何光路相 

同的分析氣室、參比氣室后進入檢測器。 

       單光路  從光源發(fā)出的單束紅外光，只通過一個幾何光路，即通過干涉濾光片或濾 

波氣室調(diào)制成不同波長的紅外光束，之后，到檢測器接收端接收到兩個不同波長的紅外光束 

，但光束到達檢測器的時間不同。 

  （3）特點 

① 能測量多種氣體 除了單原子的惰性氣體（He、Ne、Ar等）和具有對稱結(jié)構(gòu)無極性的雙原 

子分子氣體（N2、H2、O2、Cl2等）外，CO、CO2、NO、NO2、SO2、NH3、CH4、C2H4等烷烴 

、烯烴、和其他烴類有機物，都可以用紅外線氣體分析儀器測量。 

② 測量范圍寬 下限PPM的濃度，上限達到100%。 

③ 靈敏度高 氣體有微小變化都能分辨出來。 

④ 反應(yīng)快 響應(yīng)時間T90一般在45秒以內(nèi)。 

⑤ 選擇性好 適用于多組分混合氣中的一種或多種組分的測量。對于混合氣的組成成分及變 

化的要求不嚴格。 

4.2紅外線檢測器分類 

  （1）薄膜電容檢測器 

       又稱薄膜微音器，由金屬薄膜片動極和定極組成電容器，當接收氣室內(nèi)的氣體壓力 

受紅外輻射能的影響而變化時，推動電容動片相對于定片移動，把被測組分濃度變化轉(zhuǎn)變成 

電容量變化。 

       薄膜電容檢測器是紅外線分析儀器長期使用的傳統(tǒng)檢測器，目前使用較多。 

       ① 優(yōu)點：溫度變化影響小、選擇性好、靈敏度高，必須密封按交流調(diào)制方式工作。 

       ② 缺點：薄膜易受機械震動的影響，造成接收氣室漏氣，以及調(diào)制頻率不能提高， 

放大器制作比較困難，體積較大等。 

  （2）微流量檢測器 

       利用敏感元件的熱敏特性測量微小氣體流量變化的新型檢測器。 

  （3）熱電檢測器又名熱電偶檢測器 

  （4）光電導檢測器（光敏電阻） 

       采用半導體光電效應(yīng)的原理制成的 

4.3紅外線測量的交叉干擾 

       測量過程中，各組分間有重疊的吸收峰，這樣會給測量帶來干擾，而消除這種干擾 

，則是儀器中的關(guān)鍵之一，消除交叉干擾的措施可采取串聯(lián)型檢測器外，主要是采用干涉濾 

光片和濾波氣室對紅外線光進行濾波處理。弊端會降低儀器的靈敏