紅外氣體傳感器：紅外二氧化碳氣體傳感器的應用和發展趨勢

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 包含絕大多數有機物。

　　2、原理

　　由于各種物質分子內部結構的不同，就決定了它們對不同波長光線的選擇吸收，即物質只能吸收一定波長的光。物質對一定波長光的吸收關系服從朗伯—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，紅外光源發射出1～20μm的紅外光，通過一定長度的氣室 吸后，經過一個4.26μm波長的窄帶濾光片后，由紅外傳感器監測透過4.26μm波長紅外光的強度，以此表示CO2氣體的濃度。

　　3、分類

　　1）根據紅外探測器的通道數，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上，集成了一個參考通道。我公司紅外傳感器產品皆為雙通道類型，長期穩定性更好，受環境溫度影響小。

　　2）根據探測氣體種類，可以劃分為單一氣體和復合氣體傳感器。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，技術比較成熟，應用也比較廣泛。威果科技空氣電臺產品基于此類設計。

　　4、應用

　　紅外線氣體分析器主要應用領域：

　　1)石油、化工、發電廠、冶金焦碳等工業過程控制；

　　2)大氣及污染源排放監測等環保領域；

　　3)飯店、大型會議中心等公共場所的空氣監測；

　　4)農業、醫療衛生和科研等領域；

　　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）甲醇生產流程的脫碳工段，用紅外氣體分析器分析CO和CO2；（3）環保排放監測，用紅外氣體分析器分析SO2和NOx。

　　5、應用注意事項

　　1)供電電壓超過規定工作電壓將導致傳感器永久性損壞；

　　2)電壓低于規定工作電壓傳感器將不能正常工作。

　　3)長期處于高溫、潮濕環境；

　　4)處于強電磁場環境；

　　5)電磁場對傳感器輸出紊亂信號的影響

　　6)高溫環境對氣體探測器造成涂覆材料熔化、焊點開化、彈性體內應力發生結構變化等問題

　　7)粉塵、潮濕環境。此環境對氣體探測器造成短路的影響。在此環境條件下應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生短路等影響

　　6、發展趨勢

　　紅外氣體傳感器及儀器適用于監測各種易燃易爆、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、受環境干擾因素較小、壽命長等顯著優點。這些優點將導致電化學、紅外原理的氣體檢測儀器占領更廣泛的行業高端市場，并在未來逐步成為市場主流。

　　技術路線分為兩條：

　　1)向低分辯率、長波長、多氣種方向發展，主要市場是分析儀表。

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

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