Газоанализаторы Инфракар - принцип работы, разновидности, области использования

Статья обновлена: 18.08.2025

Контроль газовой среды критически важен для промышленной безопасности и экологии. Газоанализаторы Инфракар обеспечивают точное измерение концентраций газов с помощью инфракрасных технологий. Эти приборы используют свойство молекул поглощать ИК-излучение на специфических длинах волн.

Линейка включает стационарные, переносные и портативные модели для различных задач. Применяются на нефтехимических производствах, электростанциях, в горнодобывающей отрасли и экологическом мониторинге. Надежность и соответствие международным стандартам делают их ключевым инструментом для предотвращения аварий и контроля выбросов.

Ключевые принципы работы NDIR-технологии

NDIR (Non-Dispersive Infrared) технология основана на способности молекул газов избирательно поглощать инфракрасное излучение на специфических длинах волн. Каждый газ имеет уникальные спектральные линии поглощения в ИК-диапазоне, обусловленные колебаниями его молекулярных связей. При прохождении ИК-излучения через анализируемую газовую смесь происходит ослабление интенсивности на характерных для целевого газа частотах.

Основной компонентной структурой NDIR-газоанализатора являются: ИК-излучатель, измерительная камера (кювета), светофильтр и детектор. Излучение от источника проходит через пробу, где часть энергии поглощается молекулами определяемого газа. Фильтр выделяет нужный спектральный диапазон, а детектор измеряет оставшуюся интенсивность излучения. Концентрация газа рассчитывается по степени ослабления ИК-луча на основе закона Бугера-Ламберта-Бера.

Фундаментальные основы метода

Селективность поглощения: Газы идентифицируются по уникальным спектральным "отпечаткам" в ИК-диапазоне (например: CO₂ – 4.26 мкм, CH₄ – 3.3 мкм, CO – 4.6 мкм).
Закон Ламберта-Бера: Интенсивность поглощения пропорциональна концентрации газа и длине оптического пути: I = I₀ · e^-α·c·l, где I₀ – исходная интенсивность, I – прошедшая интенсивность, α – коэффициент поглощения, c – концентрация, l – длина пути.
Двухканальная система: Измерение ведется одновременно на рабочей (поглощаемой) и опорной (непоглощаемой) длинах волн для компенсации помех (загрязнение оптики, колебания источника).
Термоэлектрическое детектирование: Пироэлектрические или микрофонные детекторы преобразуют тепловую энергию поглощенного излучения в электрический сигнал.
Фильтрация излучения: Интерференционные фильтры выделяют узкополосное излучение, соответствующее пику поглощения целевого газа.

Поглощение ИК-излучения газами: физическая основа

Молекулы газов обладают дискретными энергетическими уровнями, соответствующими вращательным и колебательным состояниям. Переходы между этими уровнями происходят при поглощении электромагнитного излучения в строго определенных диапазонах длин волн, преимущественно в инфракрасной (ИК) области спектра. Энергия поглощаемого фотона равна разнице энергий между квантовыми состояниями молекулы.

Способность молекулы поглощать ИК-излучение обусловлена изменением ее дипольного момента во время колебаний или вращения. Молекулы, состоящие из одинаковых атомов (например, N₂, O₂) или имеющие симметричное строение, не поглощают ИК-излучение, так как их дипольный момент не изменяется. Гетероядерные молекулы (CO₂, CH₄, NO, SO₂ и др.) обладают переменным дипольным моментом и являются активными поглотителями.

Ключевые характеристики поглощения

Спектральные линии поглощения: Каждому типу молекулы соответствует уникальный набор линий (полос) поглощения - ее "спектральный отпечаток".
Интенсивность поглощения: Зависит от концентрации газа, длины оптического пути и силы осциллятора перехода (вероятности перехода).
Закон Бугера-Ламберта-Бера: Описывает ослабление интенсивности излучения I при прохождении через газ: I = I₀ · e^-k·c·l, где I₀ - исходная интенсивность, k - коэффициент поглощения, c - концентрация газа, l - длина пути.

Параметр	Влияние на поглощение	Примечание
Концентрация газа (c)	Прямая пропорциональность	Основа количественного анализа
Длина оптического пути (l)	Прямая пропорциональность	Увеличивает чувствительность
Коэффициент поглощения (k)	Характеристика молекулы	Максимален на резонансных длинах волн
Давление и температура	Влияют на ширину и форму линий	Требуют учета при измерениях

Селективность измерения конкретного газа в инфракрасных газоанализаторах достигается использованием оптических фильтров или источников/детекторов с узкой спектральной характеристикой, настроенных на характерную полосу поглощения целевого компонента. Это позволяет минимизировать влияние мешающих газов.

Оптические сенсоры Инфракар: устройство и функционал

Оптические сенсоры Инфракар базируются на принципе инфракрасной спектроскопии с использованием NDIR-технологии (Non-Dispersive Infrared). Ключевыми компонентами конструкции являются источник ИК-излучения, измерительная кювета с анализируемой газовой смесью, оптические фильтры и высокочувствительный детектор. Газ поступает в камеру через диффузионный или принудительный отбор, после чего подвергается воздействию лучей определенной длины волны.

Каждый газ поглощает ИК-излучение на уникальных частотах, соответствующих его молекулярной структуре. Детектор фиксирует ослабление интенсивности излучения после прохождения через газовую среду. Специализированные оптические фильтры выделяют целевые спектральные диапазоны, обеспечивая селективность измерений. Полученные данные обрабатываются микропроцессором для расчета концентрации целевых компонентов с компенсацией внешних факторов (температура, влажность).

Функциональные особенности

Основные преимущества включают:

Высокую избирательность благодаря узкополосным интерференционным фильтрам
Минимальный дрейф показаний за счет эталонных каналов измерения
Отсутствие химического потребления компонентов газа
Устойчивость к отравлению при работе с агрессивными средами

Калибровка выполняется автоматически при запуске и периодически во время эксплуатации с использованием встроенных эталонных газов или окружающего воздуха. Алгоритмы коррекции исключают влияние пыли и конденсата на оптических поверхностях.

Тип детектора	Термопарные, пироэлектрические, фотонные
Диапазон ИК-волн	2–14 мкм (зависит от целевого газа)
Типовые газы	CO₂, CH₄, N₂O, SF₆, ЛОС

Сенсоры интегрируются в стационарные и портативные газоанализаторы для экологического мониторинга, промышленной безопасности и технологического контроля. Конструкция с продувкой оптического тракта обеспечивает работу в запыленных средах нефтехимических производств и угольных шахт.

Обработка сигнала и электронные компоненты

Принцип обработки сигнала в газоанализаторах Инфракар базируется на преобразовании оптических данных в электрические величины. Инфракрасное излучение, прошедшее через анализируемую газовую среду, регистрируется фотодетектором, который генерирует слабый аналоговый сигнал, пропорциональный интенсивности поглощения ИК-лучей целевыми молекулами газа. Этот сигнал содержит как полезную информацию о концентрации вещества, так и различного рода шумы, вызванные внешними факторами (вибрации, температурные колебания, электромагнитные помехи).

Первичная обработка осуществляется предусилителем с высокой чувствительностью и низким уровнем собственных шумов, который стабилизирует сигнал перед его дальнейшим преобразованием. Для подавления помех применяются аналоговые фильтры нижних частот, отсекающие высокочастотные составляющие, не связанные с полезным сигналом. Ключевым этапом становится аналого-цифровое преобразование (АЦП) с разрешением 16-24 бит, переводящее очищенный аналоговый сигнал в цифровой формат для точных математических расчётов микропроцессором.

Электронные компоненты и их функции

Микроконтроллер/микропроцессор: Выполняет алгоритмы цифровой фильтрации (Калмана, медианной), рассчитывает концентрацию газа по калибровочным коэффициентам, управляет периферийными устройствами.
Цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП): Обеспечивают обратную связь для регулировки работы ИК-излучателя.
Операционные усилители: Формируют схемы сравнения и усиления сигналов от эталонного и измерительного каналов детектора.
Термостабилизирующие модули: Поддерживают постоянную температуру ИК-источника и детектора для минимизации температурного дрейфа.

Цифровая обработка включает компенсацию нелинейности сигнала, учёт поправочных коэффициентов (давление, температура) и сравнение с заводскими калибровочными кривыми. Результаты выводятся на дисплей, передаются через интерфейсы связи (4-20 мА, RS-485, Ethernet) или сохраняются во внутренней памяти. Надёжность системы обеспечивается дублированием критических цепей и защитой компонентов от перегрузок.

Компонент	Назначение	Типовые характеристики
АЦП	Преобразование аналогового сигнала детектора	24 бит, частота дискретизации 1-10 кГц
EEPROM/Flash-память	Хранение калибровочных данных и конфигурации	до 512 Кб, температурный диапазон -40…+85°C
Интерфейсные модули	Коммуникация с внешними системами	Гальваническая развязка, протоколы Modbus, HART

Однолучевая и двухлучевая схемы измерения

В однолучевой схеме газоанализаторы Инфракар используют единственный измерительный канал. Свет от инфракрасного источника проходит через анализируемую газовую среду и оптический фильтр, после чего детектор измеряет интенсивность излучения на конкретной длине волны, характерной для целевого компонента. Концентрация газа определяется по степени ослабления сигнала, вызванного поглощением ИК-лучей молекулами вещества.

Двухлучевая схема применяет два оптических пути: измерительный луч проходит через пробу газа, а второй (опорный) – через эталонную среду (например, очищенный воздух). Сигналы с обоих детекторов непрерывно сравниваются электронной системой, что позволяет компенсировать внешние помехи: загрязнение оптики, температурные колебания и старение источника излучения. Это существенно повышает стабильность и точность показаний.

Сравнение характеристик

Параметр	Однолучевая схема	Двухлучевая схема
Устойчивость к помехам	Требует частой калибровки	Автоматическая компенсация дрейфа
Стоимость	Ниже за счёт простоты конструкции	Выше из-за сложной оптики
Типовое применение	Портативные приборы, краткосрочные замеры	Стационарные системы, непрерывный мониторинг

Ключевые преимущества двухлучевой схемы:

Минимизация ложных срабатываний при изменении условий эксплуатации
Снижение потребности в обслуживании
Повышенная надёжность в промышленных установках

Области использования:

Однолучевые модели: экологический контроль на стройплощадках, проверка утечек в ЖКХ
Двухлучевые анализаторы: системы безопасности на химических производствах, мониторинг выбросов ТЭЦ, лабораторные исследования

Компенсация помех от пыли и влаги в системе

Пыль и влага в анализируемом газе создают значительные помехи при инфракрасных измерениях, рассеивая излучение и искажая спектральные характеристики. Это приводит к ложным срабатываниям и погрешностям в определении концентраций целевых газов. Для газоанализаторов Инфракар такие помехи критичны, особенно в промышленных условиях, где высока запылённость или влажность среды.

Компенсация реализуется комплексно через конструктивные решения и алгоритмическую обработку сигнала. Механические фильтры задерживают крупные частицы, а программные методы корректируют остаточные погрешности, вызванные мельчайшими взвесями и водяным паром. Это обеспечивает стабильность работы без частого обслуживания фильтрующих элементов.

Технологии подавления помех

Многоступенчатая фильтрация: Каскад из коалесцентных и сорбционных фильтров удаляет капли влаги и аэрозоли на входе в измерительную камеру.
Динамическая спектральная коррекция: Алгоритмы в реальном времени вычитают фоновый сигнал пыли/влаги из спектра целевого газа, используя референтные каналы измерения.
Термостатирование оптического тракта: Поддержание температуры выше точки росы предотвращает конденсацию влаги на зеркалах и линзах.
Сигнальная модуляция: Пульсирующий ИК-источник и синхронное детектирование выделяют полезный сигнал на фоне низкочастотных шумов от влаги.

Вид помехи	Метод компенсации	Эффективность
Крупная пыль (>5 мкм)	Циклонные сепараторы	До 95% частиц
Мелкая пыль и туман	Электростатические фильтры	До 90% взвесей
Водяной пар	Спектральная калибровка по H₂O-пикам	Погрешность < 1% отн.
Конденсат на оптике	Антиадгезионные покрытия	Снижение осадка на 70%

Встроенные датчики влажности и прозрачности непрерывно контролируют состояние пробы, активируя режим самоочистки или корректируя коэффициенты расчёта. Для особо агрессивных сред применяют проточные продувочные системы, создающие воздушный барьер между оптикой и газом. Такая комбинация решений гарантирует точность в диапазоне рабочих влажностей 0–100% и запылённости до 20 г/м³.

Однокомпонентные модели для решения простых задач

Однокомпонентные газоанализаторы Инфракар сконцентрированы на детектировании единственного целевого газа. Их принцип работы основан на инфракрасной абсорбционной спектроскопии (NDIR): прибор измеряет ослабление ИК-излучения на специфической длине волны, характерной для молекулярной структуры определяемого вещества. Концентрация рассчитывается по степени поглощения излучения в измерительной камере.

Конструктивно такие устройства содержат ИК-источник, оптический фильтр, селективный для целевого газа, и детектор. Простота схемы обеспечивает высокую надежность и минимальные требования к обслуживанию. Калибровка выполняется по эталонным газовым смесям, что гарантирует точность измерений в установленных диапазонах концентраций.

Ключевые виды и сферы применения

Типовые анализируемые газы:

Диоксид углерода (CO₂) – контроль в теплицах, системах вентиляции
Метан (CH₄) – мониторинг на газопроводах, шахтах, полигонах ТБО
Оксид углерода (CO) – промышленная безопасность на производствах
Гексафторид серы (SF₆) – диагностика электрооборудования

Преимущества для простых задач:

Экономическая эффективность – низкая стоимость владения
Простота эксплуатации – минимальное обучение персонала
Стабильность показаний – отсутствие перекрестных помех
Компактность – легкая интеграция в мобильные системы

Примеры применения:

Сфера	Задача	Модельный пример
Сельское хозяйство	Контроль CO₂ в овощехранилищах	ИНФРАСАТ-СО2
Промышленность	Утечки метана на компрессорных станциях	ИНФРАСАТ-СН4
Экология	Мониторинг CO в тоннелях	ИНФРАСАТ-СО

Выбор конкретной модели определяется требуемым диапазоном измерений, условиями эксплуатации (взрывозащита, климатическое исполнение) и интерфейсами выдачи данных. Для большинства задач достаточно стандартного исполнения с аналоговыми выходами 4-20 мА и релейными сигналами тревоги.

Многокомпонентные анализаторы для комплексных измерений

Многокомпонентные газоанализаторы Инфракар обеспечивают одновременный контроль нескольких целевых газов в потоке с помощью интегрированных измерительных каналов. Каждый канал адаптирован под конкретный компонент (CO, CO₂, NO_x, SO₂, CH₄, O₂ и др.) с применением специализированных сенсоров или оптических технологий. Это позволяет получать комплексную картину состава газовой смеси без необходимости установки нескольких приборов.

Принцип работы основан на комбинации физико-химических методов: инфракрасной спектроскопии (NDIR), электрохимии, термокаталитического детектирования и парамагнитного анализа кислорода. Система автоматической компенсации перекрёстных помех исключает взаимное влияние измеряемых компонентов. Встроенный микропроцессор обрабатывает сигналы от всех сенсоров параллельно, формируя единый выходной протокол данных.

Типовые конфигурации и области внедрения

Тип анализатора	Измеряемые компоненты	Ключевые сферы применения
Промышленные стационарные	CO, CO₂, NO, NO₂, SO₂, O₂	Мониторинг выбросов ТЭЦ и котельных Контроль технологических процессов на химических заводах Оптимизация горения в печах и топках
Экологические	CH₄, N₂O, SF₆, ЛОС	Экологический мониторинг на полигонах ТБО Контроль парниковых газов на предприятиях Анализ загрязнений в атмосферном воздухе
Бытовые и коммерческие	CO₂, CO, O₂, горючие газы	Системы вентиляции в офисах и ТРЦ Котлы и газовые установки в ЖКХ Сигнализация утечек на АЗС

Преимущества комплексных решений: снижение затрат на эксплуатацию за счёт замены парка приборов одним устройством, синхронизация данных измерений, упрощение интеграции в АСУ ТП через стандартные интерфейсы (4-20 мА, RS-485, Ethernet). Автоматическая температурная компенсация и встроенные фильтры защиты от пыли обеспечивают стабильность работы в агрессивных средах.

Стационарные системы непрерывного промышленного контроля

Стационарные газоанализаторы Инфракар обеспечивают круглосуточный мониторинг концентраций газов на промышленных объектах. Они интегрируются непосредственно в технологические линии или зоны потенциальной опасности, фиксируя параметры в режиме реального времени. Основная задача – автоматическое обнаружение превышений ПДК, предотвращение аварий и защита оборудования.

Принцип работы основан на физико-химических методах детектирования: инфракрасная спектроскопия (NDIR), электрохимические сенсоры, оптические и термокаталитические технологии. Анализаторы калибруются под конкретные целевые газы (CH₄, CO, O₂, H₂S, SO₂ и др.), оснащаются системами самодиагностики и передают данные на АСУ ТП через стандартные протоколы (4-20 мА, Modbus, Ethernet).

Классификация и технические особенности

Тип системы	Ключевые характеристики	Типовые применения
Многоканальные	Централизованный блок обработки + до 16 точек отбора проб	Крупные нефтехимические комплексы, газораспределительные станции
Одноканальные	Автономные датчики с прямой установкой в зоне контроля	Котельные, вентиляционные шахты, локальные технологические узлы
Взрывозащищенные (Ex)	Исполнение по стандартам ATEX/IECEx, корпуса IP66	Зоны класса В-I, рудничная атмосфера, НПЗ

Критические преимущества:

Автоматическая подача тревожных сигналов при достижении пороговых значений
Формирование архивов данных с привязкой ко времени
Адаптация к экстремальным условиям: температурный диапазон -40°C...+50°C, устойчивость к вибрациям

Типовые сферы внедрения:

Нефтегазовая отрасль: контроль утечек на магистральных трубопроводах, КИПиА резервуарных парков
Энергетика: мониторинг котлоагрегатов, газовых турбин, угольных складов ТЭЦ
Металлургия: анализ печных газов, безопасность в коксохимическом производстве
Химическая промышленность: контроль процессов синтеза, испарений реактивов
Системы вентиляции: управление воздухообменом на заводах, шахтах, тоннелях

Переносные приборы для экстренных и полевых работ

Переносные газоанализаторы Инфракар проектируются для эксплуатации в сложных условиях, где необходима оперативная диагностика газовой обстановки. Их ключевая особенность – автономность работы от встроенных аккумуляторов, дополненная ударопрочным корпусом, защищенным от влаги, пыли и перепадов температур. Компактные габариты и эргономичная конструкция обеспечивают удобство транспортировки и мгновенную готовность к измерениям в полевых условиях, на аварийных участках или в труднодоступных зонах.

Приборы оснащаются встроенными насосами для принудительного забора проб из удаленных источников, а также чувствительными сенсорами, способными фиксировать даже следовые концентрации опасных веществ. Сигнализация о превышении ПДК реализована через комбинацию звуковых, световых и виброоповещателей, что критично в шумных или задымленных средах. Данные сохраняются во внутренней памяти для последующего анализа и формирования отчетов, а интерфейсы Bluetooth или USB обеспечивают передачу информации на внешние устройства.

Основные виды и специализация

Линейка включает несколько типов устройств, адаптированных под конкретные задачи:

Многокомпонентные детекторы: Одновременно контролируют 4-6 газов (CH₄, O₂, CO, H₂S, SO₂). Используются МЧС, газовыми службами для обследования колодцев, тоннелей, мест утечек.
Взрывомеры: Фокусируются на определении ЛВЖ (паров бензина, ацетона, толуола) и горючих газов в %НКПР. Применяются при обследовании резервуаров, цистерн, нефтебаз.
Экологические мониторы: Оснащены метеодатчиками (скорость ветра, влажность) для оценки рассеивания выбросов. Незаменимы при экоанализе на промплощадках.

Сфера применения	Примеры задач	Типовые модели*
Аварийно-спасательные работы	Поиск утечек после взрывов, оценка загазованности в завалах	ГАНК-4Р, ИГС-98
Промышленная безопасность	Контроль воздушной среды в цистернах, реакторах, канализационных сетях	СТМ-30, ИГС-12
Экологический мониторинг	Замеры на границах СЗЗ, обследование свалок, полей фильтрации	ГАНК-4Э, ЭХАМ-01

*Наименования моделей приведены как примеры типовых решений бренда

Ручные газоанализаторы безопасности труда

Ручные газоанализаторы Инфракар предназначены для оперативного контроля концентрации опасных веществ в воздухе рабочей зоны. Эти портативные приборы обеспечивают мгновенное обнаружение утечек токсичных, взрывоопасных газов или дефицита кислорода, позволяя предотвратить аварии и профессиональные заболевания. Их применение обязательно при проведении газоопасных работ, входном контроле замкнутых пространств и аварийных ситуациях.

Конструктивно устройства оснащаются встроенными электрохимическими, оптическими или термокаталитическими сенсорами, адаптированными для определения конкретных газов. Принцип работы основан на преобразовании химического взаимодействия целевого вещества с чувствительным элементом в электрический сигнал, который обрабатывается микропроцессором и выводится на дисплей. Большинство моделей поддерживает вибро-, световую и звуковую сигнализацию при превышении ПДК.

Ключевые характеристики и применение

Основные виды ручных газоанализаторов классифицируются по:

Количеству каналов: однокомпонентные (O₂, CO, H₂S) и многокомпонентные (до 5-6 газов одновременно)
Типу целевых газов: горючие газы (метан, пропан), токсичные (CO, NO₂, Cl₂, NH₃), кислород
Функционалу: базовые индикаторы, регистраторы данных с памятью, взрывозащищённые исполнения

Сферы применения охватывают:

Нефтегазовый комплекс (обследование резервуаров, трубопроводов)
Химические и металлургические производства
Коммунальное хозяйство (колодцы, тоннели, очистные сооружения)
Аварийно-спасательные службы
Экологический мониторинг на промышленных площадках

Преимущество	Практическая польза
Автономность работы	До 24 часов непрерывного контроля без подзарядки
Эргономичный корпус	Удобство использования в СИЗ и стеснённых условиях
Автокалибровка	Сокращение времени подготовки к измерениям

Важно: Для корректной работы требуется регулярная поверка сенсоров и замена расходных элементов в соответствии с регламентом производителя. Современные модели оснащаются Bluetooth для интеграции в системы промышленной безопасности.

Датчики для мониторинга метана и пропана

Датчики метана и пропана в газоанализаторах Инфракар используют принцип инфракрасной (ИК) спектроскопии, основанный на избирательном поглощении молекулами газа ИК-излучения на определенных длинах волн. Каждый газ обладает уникальным спектром поглощения: для метана характерен пик в районе 3,3 мкм, для пропана – 3,5 мкм и 6,8 мкм. Излучение от ИК-источника проходит через анализируемую среду в измерительной камере, после чего детектор фиксирует ослабление сигнала на этих длинах волн.

Концентрация газа рассчитывается по закону Ламберта-Бера: интенсивность поглощения пропорциональна количеству молекул газа на пути луча. Современные датчики Инфракар оснащаются оптическими фильтрами и эталонными каналами для компенсации помех (пыль, влага, перепады температуры), что обеспечивает высокую точность даже в экстремальных условиях. Электронный блок преобразует сигнал детектора в цифровые значения концентрации (ppm или %об.д.в.) с выводом на дисплей или в систему управления.

Ключевые виды датчиков

Стационарные датчики – для непрерывного контроля на промышленных объектах. Монтируются в зонах риска (емкости, трубопроводы, котельные), интегрируются с АСУ ТП и системами сигнализации.
Портативные газоанализаторы – переносные устройства с датчиками мгновенного действия. Используются для обследования скважин, колодцев, замкнутых пространств и аварийного реагирования.
Многоканальные системы – комбинированные датчики, одновременно измеряющие метан и пропан. Оснащаются самодиагностикой и автоматической калибровкой.

Сферы применения

Отрасль	Объекты мониторинга	Цель контроля
Нефтегазовая промышленность	Буровые установки, компрессорные станции, хранилища СПГ	Предупреждение взрывов, обнаружение утечек при добыче/транспортировке
ЖКХ и энергетика	Газораспределительные сети, котельные, ЦТП	Безопасность эксплуатации газового оборудования, профилактика отравлений
Химическая промышленность	Реакторы, линии розлива, склады сырья	Контроль технологических процессов, защита персонала
Экологический мониторинг	Полигоны ТБО, очистные сооружения, шахты	Обнаружение эмиссии парниковых газов, контроль воздуха рабочей зоны

Преимущества ИК-датчиков Инфракар включают отсутствие потребления газа (бесконтактный метод), длительный срок службы (до 10 лет), устойчивость к отравлению и минимальное обслуживание. Для пропана дополнительно применяются термокаталитические датчики в комбинированных моделях, обеспечивающие высокую чувствительность на низких концентрациях.

Измерение концентрации диоксида углерода (CO₂)

Газоанализаторы Инфракар для измерения CO₂ используют метод недисперсионной инфракрасной спектроскопии (NDIR). Молекулы диоксида углерода поглощают ИК-излучение на специфической длине волны (~4,26 мкм). Прибор пропускает ИК-лучи через анализируемую газовую пробу в измерительной камере, а детектор фиксирует ослабление интенсивности излучения на этой частоте.

Степень поглощения ИК-лучей прямо пропорциональна количеству молекул CO₂ в камере. Электронная система преобразует изменение интенсивности излучения в точное значение концентрации газа (обычно в ppm или % об.). Калибровка прибора по эталонным газам обеспечивает высокую точность измерений и минимальное влияние мешающих компонентов.

Виды газоанализаторов Инфракар для CO₂

Стационарные модели: Непрерывный мониторинг в промышленных цехах, теплицах, системах вентиляции (ВентиСО₂, ПромэкоСО₂).
Переносные устройства: Экспресс-контроль на рабочих местах, в лабораториях, при наладке климатических систем (Ганк-4, Эксперт-002).
Многоканальные системы: Одновременный замер CO₂ в нескольких точках с выводом данных на общий пульт (серия МИГ).

Сфера применения	Примеры моделей	Ключевые особенности
Промышленная безопасность	СИКЗ-102, Ганк-4	Сигнализация при превышении ПДК, взрывозащищенное исполнение
Экологический мониторинг	ГИАМ-15, ЭКО-СО₂	Высокая точность (±0.02%), работа при низких концентрациях
Управление вентиляцией	ВентиСО₂, КЛИМАТ-СО₂	Интеграция с системами HVAC, аналоговые/цифровые выходы
Сельское хозяйство	АГРО-СО₂, ФитоСО₂	Оптимизация CO₂ в теплицах, устойчивость к влажности

Анализ оксидов азота в технологических процессах

Контроль концентрации оксидов азота (NO_x) критичен для оптимизации технологических циклов и снижения экологической нагрузки. Газоанализаторы Инфракар обеспечивают непрерывный мониторинг NO и NO₂ в реальном времени, выявляя отклонения от норм технологических регламентов.

Приборы фиксируют пиковые выбросы при пуске/остановке оборудования, контролируют эффективность систем денитрификации и предотвращают образование термических NO_x в высокотемпературных процессах. Это минимизирует риски аварийных ситуаций и штрафы за превышение ПДК.

Принципы и методы измерения

Инфракрасная спектроскопия (NDIR) лежит в основе анализа NO. Модели серии ИГА и ИГАС выявляют поглощение ИК-излучения молекулами газа, обеспечивая селективность до 0,1 ppm. Для NO₂ применяются:

Хемилюминесцентные сенсоры (серия ИГА-ХЛ) – реакция с озоном генерирует световые импульсы
Электрохимические ячейки (портативные ИПМ) – преобразование концентрации в электрический ток

Калибровочные решения:

Модель	Диапазон измерений	Температура газа
ИГА-100	0-5000 ppm NO	до 800°C
ИГА-ХЛ-200	0-2000 ppm NO₂	до 200°C

Ключевые сферы применения:

Энергетика: мониторинг выхлопов газотурбинных установок и котлов ТЭЦ
Химическая промышленность: контроль синтеза азотной кислоты и удобрений
Металлургия: анализ дымовых газов доменных печей и коксохимических производств
Цементные заводы: оптимизация процессов обжига клинкера

Контроль угарного газа на производственных объектах

Мониторинг СО на промышленных площадках осуществляется стационарными газоанализаторами Инфракар, интегрированными в системы безопасности. Датчики непрерывно измеряют концентрацию CO в воздухе рабочих зон, передавая данные на централизованные пульты управления. При превышении ПДК (20 мг/м³) оборудование автоматически включает светозвуковую сигнализацию и блокирует опасные технологические процессы.

Ключевые требования к газоаналитическим системам включают взрывозащищенное исполнение (Ex-маркировка), самодиагностику неисправностей и резервное питание. Для сложных объектов применяют многоточечные конфигурации с датчиками в зонах риска: котельных, гаражах, литейных цехах, помещениях с печным отоплением и газовыми установками.

Стратегии развертывания газоанализаторов

Точечный контроль – установка сенсоров в местах вероятных утечек
Зональный мониторинг – охват всего периметра производственного участка
Многоуровневая сигнализация – предупредительный и аварийный пороги срабатывания

Тип объекта	Рекомендуемые модели	Особенности применения
Нефтеперерабатывающие заводы	ИГС-98, ИНФРАТОН-08	Защита от коррозии, устойчивость к вибрациям
Металлургические комбинаты	С3000-ИК, LUMEX-500	Термостойкие корпуса (+60°C)
Подземные паркинги	СТМ-30, ДАХ-М	Автоматический запуск вентиляции

Калибровка оборудования проводится ежеквартально с использованием аттестованных газовых смесей. Для критичных производств обязательна интеграция с АСУ ТП и протоколами передачи данных MODBUS/RS-485. Современные системы дополняются облачным анализом статистики и прогнозированием аномалий на базе ИИ.

Применение в системах вентиляции и кондиционирования

Газоанализаторы Инфракар интегрируются в системы вентиляции и кондиционирования (ОВиК) для непрерывного контроля концентраций опасных газов в реальном времени. Их размещают в воздуховодах, технологических зонах или помещениях с риском накопления токсичных или взрывоопасных веществ. Полученные данные передаются на централизованные пульты управления, автоматически корректируя работу вентиляционных установок.

Основная задача – поддержание безопасных параметров воздушной среды при минимальных энергозатратах. При превышении установленных пороговых значений по CO, CH₄, CO₂ или другим газам, система инициирует аварийное проветривание, блокирует подачу топлива или включает звуковую сигнализацию. Это особенно критично в котельных, подземных паркингах, лабораториях и промышленных цехах.

Ключевые функции и решения

Оптимизация воздухообмена: Регулировка производительности вентиляторов на основе фактических показателей CO₂ в офисных зданиях и торговых комплексах.
Взрывозащита: Автоматическое отключение оборудования при достижении 10-20% НКПР метана или пропана в газовых котельных.
Аварийная вентиляция: Принудительный отток воздуха при утечке угарного газа (CO) на производствах.
Энергосбережение: Снижение мощности климатических установок при отсутствии загрязнений.

Тип газа	Объект применения	Действие системы
CO (угарный газ)	Тоннели, паркинги	Активация вытяжных вентиляторов
CH₄ (метан)	Газовые котельные	Отключение горелок, сигнализация
CO₂ (диоксид углерода)	Офисы, школы	Увеличение притока свежего воздуха

Преимуществом Инфракар является совместимость с большинством систем автоматики ОВиК через стандартные протоколы (Modbus, 0-10В). Корпусное исполнение IP54 позволяет эксплуатацию в условиях повышенной влажности и запылённости. Для сложных объектов применяют мультигазовые модели с одновременным контролем 5-8 веществ.

Газовый мониторинг на нефтеперерабатывающих заводах

Газоанализаторы Инфракар критически важны для непрерывного контроля концентраций токсичных, взрывоопасных и горючих газов на технологических установках, резервуарных парках, трубопроводах и местах возможных утечек. Их применение основано на принципе инфракрасной спектроскопии (NDIR), где оптический датчик измеряет поглощение ИК-излучения молекулами целевых газов, обеспечивая высокую селективность и точность.

Системы мониторинга интегрируются с АСУ ТП для автоматического запуска аварийных протоколов: отключения оборудования, активации вентиляции или сигнализации при превышении ПДК. Это минимизирует риски пожаров, отравлений персонала и экологических инцидентов, особенно при работе с сероводородом (H₂S), метаном (CH₄), оксидами углерода (CO/CO₂) и летучими органическими соединениями.

Ключевые зоны применения и функционал

Стационарные газоанализаторы: Постоянный контроль в закрытых помещениях (компрессорные, насосные), на границах санитарных зон.
Переносные приборы: Обследование труднодоступных узлов, проверка герметичности фланцев, ремонтные работы.
Многоточечные системы: Одновременный мониторинг на протяженных объектах (например, технологические линии).

Обнаружение утечек: Ранняя идентификация CH₄, пропана, бутана на установках крекинга, реформинга, гидроочистки.
Контроль ПДК в рабочей зоне: Защита персонала от H₂S на установках гидродесульфуризации, меркаптанолов.
Экологический мониторинг: Фиксация выбросов SO₂, NOx, летучих углеводородов в атмосферу.

Тип газа	Примеры оборудования	Последствия без контроля
Сероводород (H₂S)	Установки гидроочистки, АВТ	Отравления, коррозия аппаратуры
Метан (CH₄)	Резервуары, компрессоры	Взрывы, пожары
Оксид углерода (CO)	Печи, каталитические установки	Пожары, острые отравления

Экологический контроль выбросов ТЭЦ и котельных

Газоанализаторы Инфракар обеспечивают непрерывный мониторинг промышленных выбросов на ТЭЦ и котельных, измеряя концентрации ключевых загрязнителей. Это позволяет соблюдать нормативы ПДК (предельно допустимых концентраций) и избежать штрафов за превышение экологических стандартов. Точный контроль оксидов азота (NO_x), диоксида серы (SO₂), угарного газа (CO) и кислорода (O₂) критичен для минимизации воздействия на атмосферу и здоровья населения.

Оборудование Инфракар интегрируется в системы автоматического регулирования процессов горения, оптимизируя работу топливных горелок и фильтров. Применение инфракрасных (ИК) и электрохимических сенсоров гарантирует стабильность измерений в условиях высокой влажности, запыленности и температурных перепадов. Результаты в режиме реального времени передаются в экологические службы через протоколы Modbus или Ethernet.

Ключевые решения для объектов энергетики

Для комплексного контроля применяются следующие типы газоанализаторов:

Многокомпонентные стационарные системы (например, ГАММА-100) – для непрерывного мониторинга дымовых газов на выходе из котла
Переносные анализаторы (ИГА-98М) – для периодической поверки, аудита и поиска утечек
Газоаналитические комплексы – включают пробоотборные линии, фильтры и термостабилизацию для агрессивных сред

Измеряемый параметр	Технология анализа	Точность измерений
NO_x, SO₂, CO	Инфракрасная спектроскопия (NDIR)	±2% от шкалы
O₂	Электрохимический сенсор	±0.1 об. %
Пылевые взвеси	Оптическое рассеяние	±5%

Данные приборы сертифицированы для использования в системах экологического мониторинга (СЭМ) согласно ГОСТ Р 8.936-2017. Автоматическая архивация показателей и формирование отчетов по формам 2-ТП (воздух) упрощают экологическую отчетность. Корпусное исполнение IP54 обеспечивает работоспособность при температуре от -30°C до +50°C.

Химическая промышленность: контроль реакций и утечек

В химических реакторах и технологических линиях газоанализаторы Инфракар обеспечивают непрерывный мониторинг концентраций реагентов, промежуточных и конечных продуктов. Точное измерение газовых компонентов (таких как CO₂, CH₄, NH₃, O₂) позволяет регулировать параметры процессов в реальном времени, оптимизировать выход целевых веществ и предотвращать образование нежелательных побочных соединений.

Обнаружение утечек токсичных, горючих или взрывоопасных газов (H₂S, Cl₂, пропан, метан) на трубопроводах, ёмкостях хранения и запорной арматуре критически важно для безопасности. Стационарные и переносные модели Инфракар оперативно идентифицируют опасные концентрации, активируя сигнализацию и системы автоматического отключения до возникновения аварийных ситуаций или экологического ущерба.

Ключевые применения газоанализаторов Инфракар

Объект контроля	Тип газа	Цель применения
Реакторы синтеза	CO, CO₂, O₂, пары органики	Контроль полноты реакции, предотвращение переокисления
Системы вентиляции	Токсичные газы (NH₃, Cl₂, SO₂)	Защита персонала от отравления
Резервуары хранения	Горючие газы (CH₄, C₃H₈)	Предупреждение взрывов и пожаров
Дренажные системы	H₂S, меркаптаны	Исключение коррозии оборудования

Использование на объектах горнорудной отрасли

Газоанализаторы Инфракар обеспечивают непрерывный контроль концентраций опасных газов на всех этапах горных работ: от проходки выработок и добычи руды до транспортировки и переработки сырья. Они обнаруживают метан, оксид углерода, сероводород, кислород и другие токсичные/взрывоопасные соединения, формирующиеся при буровзрывных работах, работе дизельной техники, самовозгорании пород или геологических выбросах.

Приборы интегрируются в системы автоматизированного управления безопасностью шахт и карьеров, блокируя подачу энергии при превышении ПДК и запуская аварийную вентиляцию. Корпусное исполнение соответствует требованиям взрывозащиты (Ex), пылевлагозащиты (IP66/IP67) и устойчивости к вибрациям, что критично для эксплуатации в забоях, околоствольных дворах, дробильных комплексах и на конвейерных линиях.

Ключевые направления применения

Предупреждение взрывов: Мониторинг метана в угольных пластах и угольной пыли.
Защита персонала: Контроль токсичных газов (CO, H₂S, NO_x) в тупиковых выработках и зонах дробления руды.
Профилактика эндогенных пожаров: Раннее выявление CO при окислении сульфидных руд.
Оптимизация вентиляции: Регулировка воздушных потоков по данным об O₂ и CO₂.

Тип газоанализатора	Контролируемые газы	Точка установки
Стационарный ИГС-98	CH₄, CO, O₂	Главные воздуховоды, надконвейерные галереи
Переносной ИГС-24	H₂S, SO₂, NO₂	Рудничные забои, места ведения взрывных работ

Требования к калибровке оборудования Инфракар

Калибровка газоанализаторов Инфракар является обязательной процедурой для обеспечения точности измерений и соответствия метрологическим требованиям. Она выполняется с использованием аттестованных эталонных газовых смесей, чьи концентрации соответствуют диапазонам измерения конкретного прибора.

Процесс калибровки должен проводиться в контролируемых условиях окружающей среды, исключающих влияние вибраций, электромагнитных помех и резких температурных перепадов. Обязательна предварительная прогревка оборудования в соответствии с технической документацией для стабилизации оптической системы.

Ключевые требования:

Периодичность: Регулярная калибровка согласно регламенту производителя (обычно раз в 6-12 месяцев) и после:

Замены критичных компонентов (ИК-источник, детектор)
Механических воздействий или ремонта
Длительного простоя или эксплуатации в экстремальных условиях

Эталонные газы: Использование сертифицированных смесей с точностью не ниже 2% от измеряемой величины. Концентрации должны охватывать минимум 3 точки шкалы (0%, 50%, 90% от верхнего предела измерения).
Протоколирование: Фиксация всех параметров калибровки в журнале, включая:

Дату и место проведения
Серийные номера эталонов и оборудования
Полученные поправочные коэффициенты
ФИО специалиста и применяемые методики (ГОСТ Р 8.936-2017 и др.)

Результаты калибровки считаются действительными только при наличии аккредитованного свидетельства о поверке или внутрилабораторного протокола, подтверждающего соответствие погрешности паспортным значениям.

Периодичность технического обслуживания сенсоров

Периодичность технического обслуживания сенсоров газоанализаторов Инфракар определяется типом датчика, условиями эксплуатации и требованиями производителя. Регулярное обслуживание критически важно для сохранения точности измерений и предотвращения ложных срабатываний. Пренебрежение графиком приводит к дрейфу показаний, снижению чувствительности и преждевременному выходу из строя.

Базовый интервал поверки/калибровки составляет 1 раз в 6-12 месяцев для большинства газоанализаторов в стандартных условиях. В агрессивных средах (высокая запылённость, химические пары, экстремальные температуры) частота увеличивается до 1 раза в 3-6 месяцев. Для электрохимических сенсоров обязательна замена электролита согласно регламенту производителя.

Ключевые факторы влияния на периодичность

Основные параметры, определяющие график обслуживания:

Тип газа: Токсичные газы (CO, H₂S) требуют более частого контроля чем горючие (CH₄)
Концентрации: Работа в зонах с регулярными превышениями ПДК сокращает ресурс
Климатические условия: Влажность >90% или температуры за пределами 0°...+40°С ускоряют износ
Производственная нагрузка: Постоянный мониторинг vs эпизодические замеры

Тип сенсора	Стандартный интервал	Регламентные работы
Инфракрасный (ИК)	12 месяцев	Чистка оптики, проверка потока газа
Электрохимический	6 месяцев	Замена электролита, мембраны
Термокаталитический	3-6 месяцев	Контроль чувствительности, калибровка

Важно! При срабатывании предупредительных сигналов (например, "Неисправность датчика" или "Требуется калибровка") обслуживание проводится внепланово. Для оптических сенсоров дополнительно контролируют:

Герметичность измерительной камеры
Отсутствие конденсата на линзах
Целостность уплотнителей

Преимущества долговременной стабильности измерений

Долговременная стабильность измерительных каналов газоанализаторов Инфракар достигается за счёт оптической схемы с двойным пучком и референсным каналом. Эта конструкция автоматически компенсирует деградацию источника ИК-излучения, загрязнение оптических элементов и температурные дрейфы, обеспечивая неизменно высокую точность данных на протяжении всего срока эксплуатации.

Использование термостабилизированных приёмников излучения и отсутствие движущихся механических частей в измерительном тракте исключает износ компонентов. Минимизация необходимости ручных калибровок снижает эксплуатационные расходы и человеческий фактор, сохраняя метрологические характеристики прибора даже в условиях вибрации и перепадов влажности.

Ключевые выгоды стабильности

Снижение эксплуатационных затрат – калибровка требуется не чаще 1 раза в 6-12 месяцев
Непрерывность технологических процессов – отсутствие ложных срабатываний из-за погрешности измерений
Повышение доверия к данным – соответствие показаний первичной поверке в течение всего межповерочного интервала

Фактор воздействия	Система компенсации Инфракар
Старение ИК-источника	Дифференциальная схема измерения
Загрязнение оптики	Нормировка по референсному каналу
Температурные колебания	Активная термостабилизация детекторов

Низкая зависимость от температуры окружающей среды

Традиционные газоанализаторы часто демонстрируют значительные погрешности измерений при колебаниях температуры, что требует установки дополнительных термостатирующих систем или частых калибровок. Это увеличивает эксплуатационные расходы и ограничивает сферы применения оборудования в условиях переменного климата или неотапливаемых помещений.

Газоанализаторы "Инфракар" используют инновационные инженерные решения для минимизации температурного влияния. В их основе лежит применение термостабильных оптических компонентов и продвинутых алгоритмов цифровой компенсации, которые динамически корректируют показания в реальном времени без дополнительного вмешательства.

Ключевые особенности и преимущества

Автоматическая температурная коррекция в диапазоне от -40°C до +50°C без потери точности
Отсутствие необходимости в сложных системах термостатирования, упрощающее конструкцию
Снижение эксплуатационных затрат за счёт минимального обслуживания
Стабильная работа в экстремальных условиях: нефтяные платформы, горнодобывающие шахты, открытые промышленные площадки

Инструменты для интеграции в АСУ ТП предприятий

Газоанализаторы Инфракар поддерживают стандартные промышленные интерфейсы и протоколы, обеспечивая совместимость с АСУ ТП. Ключевыми инструментами являются программные конфигураторы, модули преобразования данных и аппаратные шлюзы, упрощающие подключение к системам управления.

Встроенные функции Modbus TCP/RTU, EtherNet/IP и OPC UA позволяют напрямую передавать данные в SCADA, ПЛК или DCS. Для сложных сред используются дополнительные преобразователи интерфейсов (RS-485/232 в Ethernet) и специализированное ПО для агрегации данных с нескольких анализаторов.

Ключевые компоненты интеграции

Программное обеспечение Infrakar Configurator для настройки параметров устройств, генерации тегов и диагностики
Аппаратные шлюзы серии IG-100 с поддержкой M-Bus и протокола IEC 60870-5-104
Библиотеки связи для интеграции с Siemens SIMATIC, Rockwell FactoryTalk и WinCC

Протокол	Назначение	Совместимые системы
OPC UA	Безопасная передача данных в реальном времени	Ignition SCADA, КРУГ-2000
Modbus TCP	Интеграция с ПЛК и HMI-панелями	Beckhoff, WAGO
MQTT	Подключение к IIoT-платформам	ThingsBoard, Siemens MindSphere

Этап подключения: Физическое соединение через Ethernet или последовательные порты
Этап конфигурации: Сопоставление выходных сигналов с тегами АСУ ТП
Этап верификации: Тестирование целостности данных и времени отклика

Список источников

При подготовке материалов о газоанализаторах Инфракар были изучены официальные документы производителя и профильные технические публикации.

Основу списка составили спецификации оборудования, методические руководства по эксплуатации и научные работы по инфракрасной спектроскопии газов.

Технические паспорта и руководства по эксплуатации газоанализаторов серии ИГС-98, ИГА-98 производства ООО "Инфракар"
Каталог продукции ООО "Инфракар": стационарные и переносные газоаналитические системы
ГОСТ Р 8.893-2015 "Газоанализаторы инфракрасные. Методика поверки"
Научные публикации в журнале "Оптика и спектроскопия" по методам NDIR-анализа
Учебное пособие "Контроль промышленных выбросов" (раздел по инфракрасным сенсорам)
Отчеты о применении газоанализаторов Инфракар на объектах Росприроднадзора
Технический бюллетень "Мониторинг метана на полигонах ТКО" с примерами использования ИГА-98
Материалы конференции "ЭКОТЕХ": доклады по газовому анализу в экологическом мониторинге