紅外傳感器工作原理簡介

二氧化碳?xì)怏w檢測背后的理論

平時我們感受到的白光、紫外、紅外光都是不同頻率、波長混合成的光；而單頻率、單波長的光即單色光。

光源發(fā)射波長范圍很寬的光，只有很窄的波段可見（400-800nm）。波長超過800納米的是紅外波長，小于400nm的波長在光譜的紫外區(qū)域。

圖1.光源的光譜圖

氣體分子受到紅外光束照射時，該物質(zhì)的分子就要吸收一部分光能量并將其轉(zhuǎn)換成另一種能量，即分子的振動和轉(zhuǎn)動能量。在吸收過程中，分子的振動頻率與分子的特性相關(guān)，輻射只是在這些頻率對應(yīng)的波長處被吸收。利用這一點(diǎn)可以測量物質(zhì)對紅外輻射的吸收。

非對稱又原子和多原子分子氣體（如CH4、CO2、CO等）在紅外波段均有特征吸收峰，所以具有紅外活性的分子可以通過其吸收光譜來差別。也就是說，在特定波長范圍內(nèi)，氣體分子對紅外輻射的吸收是有選擇性的。當(dāng)紅外輻射通過被測氣體時，其分子吸收光能量，通過測量入射光與透射光的強(qiáng)度就能測出氣體濃度。

紅外傳感器的特點(diǎn)

紅外氣體傳感器本質(zhì)上是紅外幅射導(dǎo)致探測器溫度變化進(jìn)而是電性能變化的溫度傳感器，傳感過程復(fù)雜。要求系統(tǒng)有如下特征：光源必須有穩(wěn)定的紅外幅射；光學(xué)腔體物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定；濾光片及紅外探測器穩(wěn)定。這些問題，合理的工藝技術(shù)本身能較好的解決，但是制造成本高，導(dǎo)致價格昂貴。

紅外氣體傳感器是通過測量被測氣體在特定的紅外波段吸收了多少光的能量來計算濃度的。它的好處也很明顯。

1. 特異性好，例如CH4的波長是3.3um，CO2的波長在4.25um，CO的波長在4.65um，SF6的波長在10.6um等等。

2. 不會中毒失效。因?yàn)楹捅粶y氣體接觸的只有光，所以沒有化學(xué)反應(yīng)，所以不會中毒失效。

3. 不需要氧氣參與。催化燃燒，電化學(xué)，金屬氧化物半導(dǎo)體傳感器，基本上是需要氧氣參與氧化還原反應(yīng)的。而紅外氣體傳感器不需要氧氣參與。

4. 高低濃度都能測。絕大多數(shù)的氣體傳感器比較適合測低濃度，而紅外氣體傳感器可以測從ppm到百分比濃度。

5. 長期穩(wěn)定性好。紅外氣體傳感器沒有損耗物質(zhì)，只有紅外光源在閃爍，所以壽命可以達(dá)到3—5年，甚至更長。

紅外二氧化碳傳感器的應(yīng)用

英璋公司紅外氣體傳感器是基于非色散紅外（NDIR）原理設(shè)計的智能型微型氣體傳感器，它利用氣體對特定紅外光譜的吸收特性進(jìn)行濃度測量，選擇性好，無氧氣依賴性和催化傳感器的中毒現(xiàn)象，壽命長，準(zhǔn)確度高，性能穩(wěn)定。該傳感器具有模擬和數(shù)字兩種信號輸出接口，能直接輸出經(jīng)線性化處理和溫度補(bǔ)償?shù)臍怏w濃度值信號，更易于使用。

該紅外傳感器由英璋公司自主研發(fā)，通過將成熟的紅外吸收氣體檢測技術(shù)與微型機(jī)械加工、精良電路設(shè)計、智能軟件緊密結(jié)合，設(shè)計加工制作出一款小巧型高性能紅外傳感器。該傳感器操作方便、測試準(zhǔn)確、工作可靠，可用于醫(yī)療、環(huán)境監(jiān)測、通風(fēng)系統(tǒng)、冷庫等場所，適用于工業(yè)現(xiàn)場或?qū)嶒?yàn)室測量等不同要求。