气体分析的原理

气体分析仪的原理主要基于气体分子与物理场或化学物质的相互作用差异，通过测量这些相互作用产生的信号变化来确定气体成分及浓度。根据检测原理的不同，主要分为以下几类：

一、基于物理性质差异的原理

热导式分析‌

利用不同气体热导率差异导致的热量传递速率变化。气体流经加热元件时导热能力不同，引起元件电阻变化，通过测量电阻值计算气体浓度。

红外吸收式分析‌

基于朗伯-比尔定律：气体分子选择性吸收特定波长红外光，吸收强度与浓度成正比。通过测量特征波长（如CO₂吸收4.3μm）的光强衰减确定浓度。

二、基于化学反应的电化学原理

定电位电解式‌

在电极施加特定电位，目标气体（如CO）在工作电极发生氧化/还原反应产生电流，电流强度与浓度成正比。

伽伐尼电池式‌

气体扩散至电解液发生自发反应，通过测量电解电流确定浓度（如氧气传感器）。

催化燃烧式（可燃气体）‌

可燃气体在铂丝表面无焰燃烧，释放热量引起铂丝电阻变化，电阻增量与浓度线性相关。

三、其他原理

半导体式‌

气体吸附于金属氧化物（如SnO₂）表面，改变半导体电导率，通过电阻变化检测气体（如甲烷）。

激光吸收光谱（TDLAS）‌

可调谐激光器发射特定波长激光穿透气体，检测吸收光谱的强度衰减，适用于高温、腐蚀性气体（如激光气体分析仪）。

总结对比

原理类型‌ ‌适用气体‌ ‌核心机制‌

热导式 氢气、二氧化碳等 气体热导率差异

红外吸收式 CO₂、CH₄等极性分子 红外光谱选择性吸收

顺磁式 氧气 氧气的强顺磁性

电化学/催化燃烧式 O₂、CO、H₂S、可燃气体 氧化还原反应或催化燃烧放热

半导体式 可燃气体、还原性气体 表面吸附导致电导率变化

气体分析仪的选择取决于目标气体特性（如活性、分子结构）、浓度范围及环境条件（温度、压力、背景气体干扰等）。