紅外二氧化碳氣體傳感器的原理是什么？有什么應(yīng)用和發(fā)展趨勢？

1、簡介

紅外二氧化碳氣體傳感器用一個廣譜的光源作為紅外傳感器的光源，光線穿過光路中的被測氣體，透過窄帶濾波片，到達紅外探測器。其工作原理是基于不同氣體分 子的近紅外光譜選擇吸收特性，利用氣體濃度與吸收強度關(guān)系（朗伯-比爾Lambert-Beer定律）鑒別氣體組分并確定其濃度的氣體傳感裝置。其主要由 紅外光源、光路、紅外探測器、電路和軟件算法組成的光學(xué)傳感器，主要用于測化合物，例如：CH4、CO2、N2O、CO、SO2、NH3、乙醇、苯等，并 包含絕大多數(shù)有機物。

2、原理

由于各種物質(zhì)分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同，就決定了它們對不同波長光線的選擇吸收，即物質(zhì)只能吸收一定波長的光。物質(zhì)對一定波長光的吸收關(guān)系服從朗伯—比爾 （Lambert2Beer）吸收定律。下圖為紅外氣體分析原理圖：以CO2分析為例，紅外光源發(fā)射出1～20μm的紅外光，通過一定長度的氣室 吸后，經(jīng)過一個4.26μm波長的窄帶濾光片后，由紅外傳感器監(jiān)測透過4.26μm波長紅外光的強度，以此表示CO2氣體的濃度。

3、分類

1）根據(jù)紅外探測器的通道數(shù)，可以劃分為單通道氣體傳感器和雙通道氣體傳感器。單通道就是在紅外探測器內(nèi)部集成了一個敏感元件以及窄帶濾 波鏡片；雙通道就是在單通道的基礎(chǔ)上，集成了一個參考通道。我公司紅外傳感器產(chǎn)品皆為雙通道類型，長期穩(wěn)定性更好，受環(huán)境溫度影響小。

2）根據(jù)探測氣體種類，可以劃分為單一氣體和復(fù)合氣體傳感器。目前市場上絕大部分氣體傳感器都是針對單一氣體組分進行測量的，技術(shù)比較成熟，應(yīng)用也比較廣泛。威果科技空氣電臺產(chǎn)品基于此類設(shè)計。

4、應(yīng)用

紅外線氣體分析器主要應(yīng)用領(lǐng)域：

1）石油、化工、發(fā)電廠、冶金焦碳等工業(yè)過程控制；

2）大氣及污染源排放監(jiān)測等環(huán)保領(lǐng)域；

3）飯店、大型會議中心等公共場所的空氣監(jiān)測；

4）農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生和科研等領(lǐng)域；

例如：（1）合成氨流程的醇化塔進（出）口，用紅外氣體分析器分析CO和CO2；（2）甲醇生產(chǎn)流程的脫碳工段，用紅外氣體分析器分析CO和CO2；（3）環(huán)保排放監(jiān)測，用紅外氣體分析器分析SO2和NOx。

5、應(yīng)用注意事項

1）供電電壓超過規(guī)定工作電壓將導(dǎo)致傳感器永久性損壞；

2）電壓低于規(guī)定工作電壓傳感器將不能正常工作。

3）長期處于高溫、潮濕環(huán)境；

4）處于強電磁場環(huán)境；

5）電磁場對傳感器輸出紊亂信號的影響

6）高溫環(huán)境對氣體探測器造成涂覆材料熔化、焊點開化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等問題

7）粉塵、潮濕環(huán)境。此環(huán)境對氣體探測器造成短路的影響。在此環(huán)境條件下應(yīng)選用密閉性很高的氣體探測器

8）潮濕、酸性對氣體探測器造成彈性體受損或產(chǎn)生短路等影響

6、發(fā)展趨勢

紅外氣體傳感器及儀器適用于監(jiān)測各種易燃易爆、二氧化碳氣體，具有精度高、選擇性好、可靠性高、不中毒、不依賴于氧氣、受環(huán)境干擾因素較小、壽命長等顯著優(yōu)點。這些優(yōu)點將導(dǎo)致電化學(xué)、紅外原理的氣體檢測儀器占領(lǐng)更廣泛的行業(yè)高端市場，并在未來逐步成為市場主流。

技術(shù)路線分為兩條：

1）向低分辯率、長波長、多氣種方向發(fā)展，主要市場是分析儀表。

2）向小體積，低成本方向發(fā)展，主要市場是室內(nèi)空氣質(zhì)量IAQ檢測，氣種包含CO2和碳氫HC類氣體，全球銷量約幾百萬只。