红外线气体分析仪如何“看见”气体？——非分光红外（NDIR）技术原理

　　非分光红外（NDIR）气体分析仪通过气体对特定波长红外光的选择性吸收特性实现气体检测，其核心原理可拆解为以下环节：

　　一、红外吸收的“分子指纹”效应

　　不同气体分子因结构差异，对红外光的吸收具有独特性，如同拥有专属“指纹”。例如，CO₂在4.26μm波长附近、CO在4.6μm波长附近存在强吸收峰。当宽谱红外光穿过含目标气体的气室时，气体分子会选择性吸收特定波长的光能，而其他波长光基本不受影响。这一过程遵循朗伯-比尔定律，即光的吸收程度与气体浓度、光程长度成正比，公式为：

　　I=I₀·e^(-α·C·L)

　　其中，I为透射光强，I₀为入射光强，α为吸收系数，C为气体浓度，L为光程长度。

　　二、非分光设计的核心逻辑

　　NDIR技术无需分光元件（如光栅或棱镜），而是通过窄带滤波片直接筛选目标波长。红外光源发射的连续光谱穿过气室后，由探测器表面的滤波片选择性地接收特定波长光信号。例如，双通道探测器的一个通道安装CO₂滤波片（4.26μm），另一个通道安装参考滤波片（如3.9μm，无气体吸收），通过对比两通道光强差异，消除光源波动、环境干扰等误差。

　　三、从光强衰减到浓度计算

　　探测器将接收到的光信号转换为电信号，经放大、滤波后，系统根据两通道光强比值计算气体浓度。例如，当气室中CO₂浓度升高时，4.26μm通道光强显著减弱，而参考通道光强不变，通过标定曲线即可将光强比值转换为CO₂浓度值。此过程通过嵌入式算法实现，可自动补偿温度、压力等环境因素影响。

　　四、技术优势与应用场景

　　NDIR技术因选择性好、寿命长、响应快，广泛应用于环境监测（如大气CO₂浓度监测）、工业过程控制（如燃烧效率优化）及室内空气质量检测。其非接触式测量方式避免了传感器中毒风险，且通过优化气室设计（如反射式光程延长）可提升检测灵敏度，满足ppm级浓度检测需求。