NDIR meetprincipe

NDIR is een afkorting voor Non Dispersive Infra Red. Met deze meettechniek kan op een eenvoudige en een relatief goedkope manier de concentratie van een gas bepaald worden. Door gebruik te maken van meerdere meetcellen kunnen ook meerdere gassen geanalyseerd worden.

Moleculen welke een voldoende groot dipoolmoment hebben absorberen infrarood licht. De opgenomen energie wordt omgezet in een beweging tussen de verschillende atomen in het molecuul. De mate van absorptie hangt af van de atomen in het molecuul en het type binding tussen de atomen. Een voorbeeld van enkele moleculen welke IR licht goed absorberen zijn water (H2O), Koolmonoxide (CO), Kooldioxide (CO2), Methaan (CH4) en Distikstofmonoxide of Lachgas (N2O). De grafiek geeft het infrarood spectrum weer van een gedeelte van de atmosfeer:

Gasconcentraties

Het absorptiespectrum is afhankelijk van de verschillende aanwezige bindingen/functionele groepen tussen de atomen en hun interactie met het infrarood licht. Een molecuul met verschillende bindingen absorbeert het infrarood op verschillende golflengtes waardoor verschillende absorptie pieken te zien zijn op het spectrum. Om van een molecuul de concentratie te kunnen bepalen wordt een bepaald specifiek deeltje van het spectrum gekozen. Dit absorptiespectrum bevat dan een kenmerkende piek van het molecuul. De golflengte is zo gekozen dat de andere aanwezige stoffen niet interfereren en dat de absorptie piek alleen tot de te analyseren stof behoort. Om het infrarood licht met de juiste golflengte te verkrijgen wordt gebruik gemaakt van een lens met filter wat alleen de gewenste golflengte doorlaat. Het meetbereik van de NDIR is afhankelijk van de lengte van de meetcel, immers hoe langer de meetcel hoe hoger de kans is dat een molecuul gedetecteerd wordt.

De mate van lichtabsorptie is recht evenredig met de concentratie volgens de Wet van Lambert-Beer.

Een schematische opbouw van een gasanalyse infrarood cel is als volgt:

Nauwkeurigheid

Het sample gaat door een meetcel waarin het infrarood licht wordt geabsorbeerd. Vaak worden speigels toegepast om de meetcel als het ware te verlengen. De lichtstraal gaat dan verschillende keren heen en weer door de cel voordat het de detector bereikt. Vooraf aan de detectie wordt een optisch filter toegepast om de juiste golflengte te selecteren. Op de detector wordt enkel de specifieke golflengte gedetecteerd. Om de nauwkeurigheid te verhogen kunnen meerdere optische filters worden toegepast welke sequentieel voor detector geplaats worden en/of een permanente referentiemeting. Ook het behoud van een constante temperatuur van de meetcel en het toepassen van druk correcties komen ten goede van de nauwkeurigheid.

Multigasanalyser

NDIR is een bewezen techniek en vaak heel goed toepasbaar voor enkelvoudige online gasconcentratie meting. NDIR meetcellen worden toegepast voor vele applicaties op het gebied van veiligheidsdetectie, arbeidsplaatsmeting, procesmeting en milieumeting. In veel applicaties wordt het meetprincipe uitgevoerd met meerdere cellen en gecombineerd met andere technieken binnen één instrument of opstelling: een multigasanalyser.