|
Abstract:
|
Viimeaikainen suuntaus savukaasujen vähentämiseksi ja entistä puhtaampien tuotanto-tapojen saavuttamiseksi on asettanut yhä suurempia vaatimuksia jatkuvatoimisille ja infrapunaspektroskopiaa hyödyntävien savukaasuanalysaattorien kehittämiselle. Tämä mittaustapa perustuu siihen, että kaikki kaasut absorboivat säteilyä tietyillä aallonpituuksilla ja tämän absorption perusteella kaasujen pitoisuudet voidaan mitata. Tässä työssä tutkittiin kaupallisesti saatavien optisten komponenttien soveltuvuutta keski-infrapuna-alueen kaasujen on-line -mittaamisessa. Työn tavoitteena oli selvittää, miten ns. "ei-valoa hajottava" -infrapunatekniikka (Non-dispersive infrared, NDIR) soveltuu tiettyjen savukaasujen jatkuvatoimiseen mittaamiseen. Yleensä NDIR-tekniikkaa sovelletaan yhden kaasukomponentin mittaamiseen kapealla infrapunavalon kaistalta. Perinteisesti useiden kaasukomponenttien mittaaminen suoritetaan Fourier-muunnokseen perustavalla infrapunatekniikalla (Fourier transform infrared, FTIR), missä kaasunäytteen koko infrapunaspektri mitataan. Infrapunaspektroskopian teoriaosassa esitetään fysikaalisen absorption perusteet ja infrapunaspektrien syntyminen sekä käytännön absorptiomittauksen perusteet. Kirjallisuusosassa käsitellään keski-infrapuna-alueen optisten komponenttien ja infrapuna-absorption laitetekniikkaan liittyviä erilaisia tekijöitä ottaen huomioon ominaisuuksien ja käyttökelpoisuuden näkökohdat. Työn keskeisin osa on NDIR-kaasuanalysaattorin rakentaminen, jolla voidaan mitata tiettyjen savukaasujen pitoisuuksia. NDIR-analysaattorin keskeisin osa oli kaupallinen NDIR-kaasuanturi. NDIR-analysaattorin suorituskykyä demonstroitiin suorittamalla sille hiilidioksidin on-line -kalibrointimittaus. Tutkimuksen perusteella voidaan sanoa, että käytetty NDIR-anturi soveltuu savukaasujen monikomponenttikaasuanalyysiin tekemiseen ja se voi havaita eri kaasuja kohtalaisella erotuskyvyllä, riittävällä tarkkuudella ja nopeudella reaaliaikaisesti. Tämän tyyppinen kaasuanturi on helposti muunneltavissa täyttämään teollisuuden ja liikenteen päästökaasujen seurannalle asetut vaatimukset. |