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红外二氧化碳气体传感器的原理与应用简介

‖ 红外二氧化碳传感器简介

红外二氧化碳气体传感器由广谱的光源作为红外传感器的光源,光线穿过光路中的被测气体,透过窄带滤波片,到达红外探测器。其工作原理是基于不同气体分子的近红外光谱选择择吸收特性,利用气体浓度与吸收强度关系(朗伯-比尔 Lambert-Beer定律)鉴定气体组分并确定其浓度的气体传感装置。其主要由红外光源、光路、红外探测器、电路和软件算法组成的光学传感器,主要用于检测化合物,例如:CH4、CO2、N2O、CO、SO2、NH3、乙醇、并包含绝大多数有机物。


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工作原理


由于各种物质分子内部结构的不同,就决定了它们对不同波长光线的选择吸收,即物质只能吸收特定波长的光。物质对一定波长光的吸收关系服从朗伯—比尔( Lambert-Beer)吸收定律。下图为红外气体分析原理图:以CO2分析为例,红外光源发射出1-20μm的红外光,经过一定长度的气室吸收后,经过一个4.26μm波长的窄带滤光片后,由红外探测器监测透过4.26μm波长红外光的强度,以此表示CO2气体的浓度。

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传感器分类


1)、根据红外探测器的通道数,可以划分为单通道气体传感器和双通道气体传感器。单通道就是在红外探测器内部集成了一个敏感元件以及窄带滤波镜片;双通道就是在单通道的基理上,集成了一个参考通道,我公司红外探测器产品单、双通道类型均有,用户可根据自身实际应用情况选择合适的红外气体探测器。

2)、根据红外气体探测器工作原理和结构上不同,又可以划分为热电堆和热释电两种,热电堆在结构上,由多个热电偶组成。辐射接收面分为若干块,每块接一个热电偶,把它们串联起来,就构成热电堆;而热释电由敏感单元、阻抗变换器和滤光窗等三大部分组成。

3)、根据气体探测种类,可以划分为单一气体和复合气体传感器。目前市场上绝大部分红外气体传感器都是针对单一气体组分进行测量的,技术比较成熟,应用也比较广泛,慧闻科技的MWD1006就是一种典型的单通道热电堆型单一气体检测的红外二氧化碳传感器。

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应用场景


随着最近疫情的发展,许多人更加关注室内空气质量。我们都知道空气中二氧化碳含量高会影响我们的健康,疫情以来,有很多客户咨询适合在一些室内场所中使用的消杀设备中使用的二氧化碳传感器。

通常,CO2检测设备中使用的CO2传感器是红外气体传感器。红外CO2传感器利用NDIR原理检测空气中的CO2,具有选择性好、不依赖氧气、使用寿命长等特点。

随着二氧化碳气体在各行各业的广泛应用,生产过程中对二氧化碳含量的控制也越来越严格。在这种情况下,二氧化碳传感器作为监测二氧化碳气体浓度的组件,已经应用于水产养殖、农业温室、制药、市政建设、污水处理等多个领域。

1)、农业、畜牧业

空气的质量关系到植物、动物们的健康生长,适当的浓度气肥可提高农业作物的产量,而如果空气长期浑浊,二氧化碳浓度高,又得不到通风,就会导致动物生病或者导致疫病爆发流行,因此在养殖场安装二氧化碳检测仪可预防动物疫情的发生。

2)、工业

二氧化碳检测仪在工业中应用非常广泛,例如废水处理、安全生产,尤其是井下作业非常需要对二氧化碳浓度进行监测。在金属加工、纸浆和造纸、清洗和溶剂提取以及低温清洗等与二氧化碳相关行业中,普遍使用二氧化碳检测仪。

3)、公共场所

人员密集的场所,比如会议室、教室、展览馆、医院、商场、酒吧、饭店、机场、火车站、娱乐厅等地,可以安装二氧化碳检测仪来进行通风控制及环境质量监测,用以保障人们的身体健康。

与其他类型的传感器相比,红外二氧化碳传感器具有选择性好、使用寿命长、不依赖氧气、环境干扰小、不易中毒等优点,是石化、大气监测、医疗卫生、农业发展等领域的首选产品。


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应用注意事项


1)供电电压超过规定工作电压将导致传感器永久性损坏;

2) 电压低于规定工三电压,传感器将不能正常工作;

3) 长期处于高温、潮湿环境;

4) 处于强电磁场环境;

5) 电磁场对传感器有紊乱信号的影响 ;

6) 高温环境对气体探则器造成涂覆材料熔化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化等问题 ;

7) 粉尘、潮湿环境下对气体探测器造成短路的影响,在此环境条件下应选用密闭性很高的气体探测器 ;

8) 潮湿、酸性对气体探测器造成弹性体受损或产生短路影响。

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