红外检漏仪的工作原理解析

红外检漏仪是一种用于检测制冷系统、工业管道、真空设备等中微小制冷剂或气体泄漏的精密仪器。其工作原理基于红外吸收光谱技术，通过检测特定气体对红外光的吸收特性来实现高灵敏度、高选择性的泄漏探测。具体如下：

一、核心物理基础：红外吸收光谱

1分子振动与红外吸收

不同的气体分子（如制冷剂R134a、R410a、SF6、甲烷等）具有独特的分子结构。

当红外光照射到气体分子时，如果红外光的频率与分子的固有振动频率相匹配，分子会吸收该频率的红外光，发生振动能级跃迁。

这种吸收具有特征性，即每种气体分子只吸收特定波长（或波段）的红外光，形成独特的“吸收指纹”。

2吸收强度与浓度关系

根据朗伯比尔定律（LambertBeer Law），气体对红外光的吸收强度与其浓度成正比。

浓度越高，吸收的红外光越多，透射过去的光越少。

二、红外检漏仪的结构与工作流程

一台典型的红外检漏仪主要由以下几个核心部件组成：

1红外光源

发出宽谱带的红外光（通常覆盖310μm波长范围），作为探测的“探针”。

2采样腔（测量室）

仪器前端的吸气口通过内置泵将待测环境中的空气吸入采样腔。

采样腔是红外光与被测气体发生相互作用的关键区域。

3光学滤波器

位于红外光路中，用于筛选出特定波长的红外光。

4通常包含：

测量滤波器：允许与目标气体（如制冷剂）强烈吸收的波长相对应的红外光通过。

参考滤波器：允许一个目标气体几乎不吸收的“参考波长”的红外光通过。

这种双通道设计（测量通道和参考通道）可以有效消除环境干扰（如灰尘、水蒸气、光源波动）的影响，提高测量的稳定性和准确性。

5红外探测器

接收经过采样腔和滤波器后的红外光，并将其转换为电信号。

通常采用热电堆或光电导探测器。

6信号处理单元（微处理器）

接收来自探测器的电信号。

比较测量通道和参考通道的信号强度。

计算两者之间的差值或比值。如果采样腔中存在目标气体，测量通道的信号会因吸收而减弱，与参考通道的差异会增大。

根据预设的校准曲线，将信号差值转换为目标气体的浓度值。

7显示与报警单元

将计算出的浓度值以数字形式显示在屏幕上。

当检测到的气体浓度超过预设阈值时，触发声光报警，提示用户存在泄漏。

三、工作过程简述

1开启仪器，内置泵开始工作，将探头附近的空气吸入采样腔。

2红外光源发出的红外光穿过采样腔。

3如果空气中含有目标气体（如制冷剂），该气体会选择性地吸收特定波长的红外光。

4经过光学滤波器后，测量通道的光强因气体吸收而减弱，参考通道的光强基本不变。

5探测器将光信号转换为电信号，信号处理单元分析两个通道的信号差异。

6微处理器根据差异大小计算出气体浓度，并在显示屏上实时显示。

7用户根据浓度读数和报警提示，移动探头，追踪泄漏源。

四、技术优势

1高选择性：只对特定气体响应，不易受其他气体（如酒精、汽油蒸气）干扰。

2高灵敏度：可检测极微小的泄漏（可达ppm级）。

3定量测量：不仅能报警，还能显示大致浓度，便于评估泄漏严重程度。

3非消耗性：传感器本身不参与化学反应，寿命长。

4响应速度快：实时显示浓度变化。

五、总结

红外检漏仪通过利用目标气体分子对特定波长红外光的特征吸收，结合双通道（测量/参考）光学设计和精密的信号处理技术，实现了对微小泄漏的高灵敏度、高选择性检测。其核心在于“吸收检测比较计算”的过程。