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红外二氧化碳传感器工作原理简介
日期:2021年09月03日    来源:

     

       二氧化碳气体检测背后的理论

       光源发射波长范围很宽的光。只有很窄的波段可见(400-800nm)。波长超过800纳米的是红外波长。小于400nm的波长在光谱的紫外区域。


图1.光源的光谱图


       当光源暴露于含有二氧化碳的气体中,来自光谱红外区域的能量被气体吸收。能量影响二氧化碳分子的物理性质。

       二氧化碳分子由一个碳原子和两个氧原子组成。如图所示,两个氧原子通过双键与碳原子化学连接。



图2.二氧化碳分子


       当这个分子吸收能量时,原子相互作用。吸收的能量使原子振动和旋转。光源所需的振动能量和旋转能量是波长特定的。因为碳氧双键在二氧化碳中非常普遍,我们可以关注引起振动相互作用的波长。



图3.碳和氧分子之间的振动相互作用


       上图显示了红外光被吸收时,碳和氧分子之间的相互作用。碳原子在两个氧原子之间振动。气流吸收的光量与气流中的二氧化碳含量成正比。


       红外二氧化碳传感器工作原理

       当光通过含有二氧化碳的气流时,气体从特定波长的光中吸收能量。剩余的光被过滤到特定于二氧化碳的波长。测量特定波长下剩余的光量。吸收的光量与气流中存在的二氧化碳量成正比,因此能够准确测量二氧化碳。

上海高传电子的红外二氧化碳传感器模组是单光束、双波长温度补偿传感器。它包括一个红外线灯光源和热释电探测器。气体流经带有蓝宝石窗口的光池。

 

      二氧化碳检测原理



       两个光学滤波器安装在探测器表面。选择一个过滤器,以通过特定于二氧化碳的红外光(测量过滤器)。第二个过滤器是参考过滤器。未被二氧化碳吸收的波长的光通过参考滤光片。两个滤光片之间的光量差提供了二氧化碳吸收的能量(光量)。

       传感器产生的信号是非线性的。该信号被送入二氧化碳传感器模组的MCU,在电路中进行线性化,并将二氧化碳浓度转化成数字和模拟量输出。

 

       红外二氧化碳传感器的校准

       传感器需要两点校准。首先,传感器模组出厂前是经过校准和温度补偿的。但是由于传感器不定期的漂移属性,因此用户使用红外二氧化碳传感器时必须调零。集成系统后用氮气校准零点,用CO2标准气校准量程点,从而保证去量程的精度。

 

       红外二氧化碳传感器的应用

      上海高传电子INFC300系列红外CO2传感器根据应用情况,可以出厂设定PPM级和百分比量程,满足大多数工业过程中二氧化碳浓度的检测要求。



INFC300

       由此传感器制造的红外气体分析仪可用于测量气体或气体混合物中0-100%的二氧化碳含量。用于工业气体生产商、工业气体用户和安全监测。


上海高传电子科技有限公司
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