Un analizador de gases infrarrojo mide los gases traza determinando la absorción de una fuente de luz infrarroja emitida a través de una determinada muestra de aire . Los gases traza que se encuentran en la atmósfera de la Tierra se excitan bajo longitudes de onda específicas que se encuentran en el rango infrarrojo. El concepto detrás de la tecnología puede entenderse como una prueba de qué cantidad de luz es absorbida por el aire. Diferentes moléculas en el aire absorben diferentes frecuencias de luz. El aire con una gran cantidad de un determinado gas absorberá más de una determinada frecuencia, lo que permite que el sensor informe una alta concentración de la molécula correspondiente.
Los analizadores de gases infrarrojos suelen tener dos cámaras: una es una cámara de referencia y la otra es una cámara de medición. La luz infrarroja se emite desde algún tipo de fuente en un extremo de la cámara y pasa a través de una serie de cámaras que contienen cantidades determinadas de los distintos gases en cuestión.
El diseño de 1975 (en la imagen de arriba) es un sensor infrarrojo no dispersivo . Es el primer analizador mejorado que puede detectar más de un componente de un gas de muestra a la vez. Los analizadores anteriores se veían limitados por el hecho de que un gas en particular también tiene bandas de absorción más bajas en el infrarrojo.
El invento de 1975 tiene tantos detectores como gases a medir. Cada detector tiene dos cámaras, ambas con una fuente de infrarrojos y un detector alineados ópticamente, y ambas llenas con uno de los gases de la muestra de aire a analizar. En el camino óptico hay dos celdas con extremos transparentes. Una contiene un gas de referencia y la otra contendrá el gas a analizar. Entre la fuente de infrarrojos y las celdas hay un modulador que interrumpe los rayos de energía.
La salida de cada detector se combina con la salida de cualquier otro detector que esté midiendo una señal opuesta a la señal principal de cada detector. La cantidad de señal de otros detectores es la cantidad que compensará la proporción de la señal total que corresponde a la interferencia. Esta interferencia proviene de gases con una banda de absorción inferior principal que es la misma que la banda principal del gas que se está midiendo.
Por ejemplo, si el analizador debe medir monóxido y dióxido de carbono , las cámaras deben contener una cierta cantidad de estos gases. La luz infrarroja se emite y pasa a través del gas de muestra, un gas de referencia con una mezcla conocida de los gases en cuestión y luego a través de las cámaras " detectoras " que contienen las formas puras de los gases en cuestión. Cuando una cámara "detectora" absorbe parte de la radiación infrarroja, se calienta y se expande. Esto provoca un aumento de la presión dentro del recipiente sellado que se puede detectar con un transductor de presión o con un dispositivo similar. La combinación de voltajes de salida de las cámaras detectoras del gas de muestra se puede comparar entonces con los voltajes de salida de la cámara de referencia.
Al igual que los analizadores de gases infrarrojos anteriores, los analizadores modernos también utilizan tecnología infrarroja no dispersiva para detectar un determinado gas detectando la absorción de longitudes de onda infrarrojas que son características de ese gas. La energía infrarroja se emite desde un filamento calentado. Al filtrar ópticamente la energía, el espectro de radiación se limita a la banda de absorción del gas que se está midiendo. Un detector mide la energía después de que la energía infrarroja haya pasado a través del gas que se va a medir. Esto se compara con la energía en la condición de referencia de no absorción.
Muchos analizadores son dispositivos montados en la pared diseñados para el monitoreo de gases a largo plazo y sin supervisión . En la actualidad, existen analizadores que miden una variedad de gases y son altamente portátiles para ser adecuados para una gama más amplia de aplicaciones geocientíficas. Los analizadores de alta precisión y respuesta rápida se utilizan ampliamente para medir las emisiones de gases y los flujos de los ecosistemas mediante el método de covarianza de remolinos cuando se utilizan junto con un anemómetro sónico de respuesta rápida .
En algunos analizadores, la fiabilidad de las mediciones se mejora calibrando el analizador en la condición de referencia y una concentración de referencia conocida. Si el aire pudiera interferir con las mediciones, la cámara que alberga la fuente de energía se llena con un gas que no tiene una concentración detectable del gas que se está midiendo. Según el gas que se esté midiendo, se puede utilizar aire fresco, aire destilado químicamente o nitrógeno.