CO- und CO₂-Messung mittels NDIR und Gasfilterkorrelation

Wie funktionieren NDIR und GFC?

Das nichtdispersive Infrarotverfahren (NDIR) beruht darauf, dass ein Gas Infrarotlicht bestimmter Wellenlängen absorbiert. CO, CO₂, SO₂ und viele Kohlenwasserstoffe haben charakteristische Absorptionsbanden im Infrarot. Ein Infrarotstrahl der Lichtquelle durchläuft die Probenzelle; ein Detektor am Zellenausgang misst die absorbierte Lichtmenge. Die Stärke der Absorption ist proportional zur Gaskonzentration.

Die Gasfilterkorrelation (GFC) ist eine NDIR-Variante mit erhöhter Selektivität. Im Lichtweg befindet sich ein rotierendes Filterrad; ein Teil des Rads ist mit dem zu messenden Gas (zum Beispiel CO) gefüllt, der andere Teil ist inert. Die vom Messgas absorbierte Bande dient so als Referenz, und der Einfluss anderer Störgase wird weitgehend unterdrückt. Auch Geräte mit optischer Filterkorrelation besitzen ein ähnliches Rad.

NDIR und GFC: Messgrößen und Einsatzgebiete

Das Verfahren dient zur Messung von CO und CO₂ sowie von SO₂ und einigen Kohlenwasserstoffen. Typische Anwendungen:

• CO- und CO₂-Messung an Luftqualitäts- und Klimamessstationen
• Rauchgasemissionsüberwachung und Verbrennungsregelung
• Prozessgasanalyse, Gewächshaus- und Fermentationsanwendungen
• Referenzmessung in Kalibrierlaboren

NDIR und GFC: Stärken und Grenzen

NDIR- und GFC-Geräte messen kontinuierlich, sind stabil und benötigen keine chemischen Verbrauchsmaterialien. Standard-, Hochkonzentrations- und Spurenkonfigurationen decken verschiedene Bereiche von ppb bis Prozent ab.

Grenzen: Wasserdampf absorbiert im Infrarot, daher muss die Probe getrocknet oder die Störung kompensiert werden. Verschmutzte optische Elemente können die Messung beeinflussen, daher sollte eine gefilterte, aufbereitete Probe zugeführt werden. Symmetrische Moleküle (wie O₂, N₂, H₂) absorbieren nicht im Infrarot und sind mit diesem Verfahren nicht messbar; für Sauerstoff wird ein paramagnetischer oder anderer Sensor ergänzt.

Einschlägige Normen

Das NDIR-Verfahren zur Messung von CO in der Außenluft ist in EN 14626 beschrieben. Das NDIR-Verfahren zur Messung von CO im Rauchgas bezieht sich auf EN 15058. Bauartzulassungen der Geräte werden im Zertifizierungssystem EN 15267 bewertet.

NDIR und GFC: Hinweise zur Geräteauswahl

Bei der Auswahl werden die zu messenden Gase, der Messbereich (Spuren- oder Hochkonzentrationsbereich) und Optionen wie internes Null-/Spanventil und Sauerstoffsensor gemeinsam bewertet. Trocknung und Filtration der Probe sind die wichtigsten Faktoren für die langfristige Messstabilität.

Tetra und NDIR-/GFC-Analysatoren

Tetra liefert, installiert, kalibriert und wartet Analysatoren mit diesem Verfahren in der Türkei. Zum Produktspektrum gehören die CO-Analysatoren Thermo Scientific 48i und 48iQ (GFC), die CO₂-Analysatoren 410i und 410iQ (optische Filterkorrelation), der NDIR-Mehrgasanalysator 60i und der tragbare Rauchgasanalysator Mega System Thyris. Diese Geräte lassen sich in die Schränke für Luftqualitätsstationen und die CEMS-Systeme von Tetra integrieren.