Un analizador de gases infrarrojos 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 terrestre 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 cuánta luz absorbe el aire. Diferentes moléculas en el aire absorben diferentes frecuencias de luz. El aire con gran cantidad de un determinado gas absorberá más de una determinada frecuencia, lo que permitirá que el sensor informe una alta concentración de la molécula correspondiente.
Los analizadores de gases por 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 foto de arriba) es un sensor de infrarrojos no dispersivo . Es el primer analizador mejorado capaz de detectar más de un componente de un gas de muestra a la vez. Los analizadores anteriores se vieron frenados 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 que tienen una fuente de infrarrojos y un detector ópticamente alineados, y ambas están llenas con uno de los gases de la muestra de aire que se va a analizar. En el camino óptico se encuentran dos celdas con extremos transparentes. Uno contiene un gas de referencia y el otro contendrá el gas a analizar. Entre la fuente de infrarrojos y las células 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 principal de absorción inferior que es la misma que la banda principal del gas que se está midiendo.
Por ejemplo, si el analizador va a 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 "detector" absorbe parte de la radiación infrarroja, se calienta y se expande. Esto provoca un aumento de presión dentro del recipiente sellado que puede detectarse 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 mediante la detección de la absorción de longitudes de onda infrarrojas que es característica de ese gas. La energía infrarroja se emite desde un filamento calentado. Mediante el filtrado óptico de la energía, el espectro de radiación se limita a la banda de absorción del gas medido. Un detector mide la energía después de que la energía infrarroja haya atravesado el gas a medir. Esto se compara con la energía en la condición de referencia de no absorción.
Muchos analizadores son dispositivos montados en la pared destinados al monitoreo de gas sin supervisión a largo plazo . 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 de geociencia. Los analizadores de alta precisión de 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 confiabilidad de las mediciones se mejora al calibrar el analizador en la condición de referencia y una concentración de rango conocida. Si el aire interfiere 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. Dependiendo del gas que se mida, se puede utilizar aire fresco, aire depurado químicamente o nitrógeno.