红外二氧化碳传感器用一个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)鉴别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,主要用于测化合物,例如:CH4、CO2、N2O、CO、SO2、NH3、乙醇、苯等,并 包含绝大多数有机物。
红外二氧化碳传感器原理
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,即物质只能吸收一定波长的光。物质对一定波长光的吸收关系服从朗伯—比尔 (Lambert2Beer)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,通过一定长度的气室 吸后,经过一个4.26μm波长的窄带滤光片后,由红外传感器监测透过4.26μm波长红外光的强度,以此表示CO2气体的浓度。
随着人类社会的进步和科学技术的发展,人们的生活水平得到了迅速提高,工业生产规模也迅速扩大,但同时导致了二氧化碳的排放成倍增长,如温室效应,土地荒漠化程度加速等,严重影响并破坏着人类的生存环境。另外,二氧化碳是作物光合作用的主要原料,其含量合适与否直接影响作物的生长。近年来,随着人们环保意识的增强,科技进步的进步,如何快速检测二氧化碳的含量,削减二氧化碳的排放,已成为各级政府和广大有识之士特别关注的问题,因此研究并设计二氧化碳检测电路具有十分重要的意义。
目前检测二氧化碳的方法主要有化学法、电化学法、气相色谱法、容量滴定法等,这些方法普遍存在着价格贵,普适性差等问题,且测量精度还较低。而传感器法具有安全可靠、快速直读、可连续监测等优点。目前各种检测用的二氧化碳传感器主要有固体电解质式、钛酸钡复合氧化物电容式、电导变化型厚膜式等,这些传感器存在对气体的选择性差、易出现误报、需要频繁校准、使用寿命较短等不足。而红外吸收型二氧化碳传感器具有测量范围宽、灵敏度高、响应时间快、选择性好、抗干扰能力强等特点。为此本设计采用红外吸收型二氧化碳传感器,整个电路设计力求简单易用,快速直读,价格低廉。度。