NDIR紅外氣體傳感器的基本概述

1、精選文檔一、 NDIR紅外氣體傳感器的基本概述1. 簡(jiǎn)介NDIR紅外氣體傳感器用一個(gè)廣譜的光源作為紅外傳感器的光源，光線穿過(guò)光路中的被測(cè)氣體，透過(guò)窄帶濾波片，到達(dá)紅外探測(cè)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(qiáng)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(cè)器、電路和軟件算法組成的光學(xué)傳感器，主要用于測(cè)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(jī)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(duì)不同波長(zhǎng)光線的選擇吸收，即物質(zhì)只能吸

2、收一定波長(zhǎng)的光。物質(zhì)對(duì)一定波長(zhǎng)光的吸收關(guān)系服從朗伯比爾(Lambert2Beer)吸收定律。下圖為NDIR紅外氣體分析原理圖：以CO2分析為例，紅外光源發(fā)射出120m的紅外光，通過(guò)一定長(zhǎng)度的氣室吸后，經(jīng)過(guò)一個(gè)4.26m波長(zhǎng)的窄帶濾光片后，由紅外傳感器監(jiān)測(cè)透過(guò)4.26m波長(zhǎng)紅外光的強(qiáng)度，以此表示CO2氣體的濃度。3. 分類(lèi)1）根據(jù)紅外探測(cè)器的通道數(shù)，可以劃分為單通道NDIR氣體傳感器和雙通道NDIR氣體傳感器。單通道就是在紅外探測(cè)器內(nèi)部集成了一個(gè)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(gè)參考通道。我公司紅外傳感器產(chǎn)品皆為雙通道類(lèi)型，長(zhǎng)期穩(wěn)定性更好，受環(huán)境溫度影響小。2）根據(jù)

3、探測(cè)氣體種類(lèi)，可以劃分為單一氣體和復(fù)合氣體傳感器。目前市場(chǎng)上絕大部分NDIR氣體傳感器都是針對(duì)單一氣體組分進(jìn)行測(cè)量的，技術(shù)比較成熟，應(yīng)用也比較廣泛。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(guò)程控制；2)大氣及污染源排放監(jiān)測(cè)等環(huán)保領(lǐng)域；3)飯店、大型會(huì)議中心等公共場(chǎng)所的空氣監(jiān)測(cè)；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(jìn)（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(cè)，用紅外氣體分析器分析SO2和NOx。5. 應(yīng)用注意事項(xiàng)1)供電電壓超過(guò)規(guī)定工作電壓將導(dǎo)致傳感

4、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(zhǎng)期處于高溫、潮濕環(huán)境；4)處于強(qiáng)電磁場(chǎng)環(huán)境；5)電磁場(chǎng)對(duì)傳感器輸出紊亂信號(hào)的影響6)高溫環(huán)境對(duì)氣體探測(cè)器造成涂覆材料熔化、焊點(diǎn)開(kāi)化、彈性體內(nèi)應(yīng)力發(fā)生結(jié)構(gòu)變化等問(wèn)題7)粉塵、潮濕環(huán)境。此環(huán)境對(duì)氣體探測(cè)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(cè)器8)潮濕、酸性對(duì)氣體探測(cè)器造成彈性體受損或產(chǎn)生短路等影響6. 發(fā)展趨勢(shì)紅外氣體傳感器及儀器適用于監(jiān)測(cè)各種易燃易爆、二氧化碳?xì)怏w，具有精度高、選擇性好、可靠性高、不中毒、不依賴(lài)于氧氣、受環(huán)境干擾因素較小、壽命長(zhǎng)等顯著優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)將導(dǎo)致電化學(xué)、紅外原理的氣體檢測(cè)儀器占領(lǐng)更廣泛的

5、行業(yè)高端市場(chǎng)，并在未來(lái)逐步成為市場(chǎng)主流。7. NDIR的技術(shù)路線分為兩條：1)向低分辯率、長(zhǎng)波長(zhǎng)、多氣種方向發(fā)展，主要市場(chǎng)是分析儀表。2)向小體積，低成本方向發(fā)展，主要市場(chǎng)是室內(nèi)空氣質(zhì)量IAQ檢測(cè)，氣種包含CO2和碳?xì)銱C類(lèi)氣體，全球銷(xiāo)量約幾百萬(wàn)只。二、 電化學(xué)傳感器的基本概述8. 簡(jiǎn)介電化學(xué)氣體傳感器屬于化學(xué)類(lèi)傳感器中的一種，其類(lèi)型主要有三種：伽伐尼電池式傳感器、定電位電解式氣體傳感器及燃料電池型氣體傳感器。電化學(xué)傳感器具有響應(yīng)速度快、功耗低、線性好、可以定量檢測(cè)等特點(diǎn)，廣泛受到市場(chǎng)的青睞。其敏感體主要是由貴金屬催化劑材料制成的，其中應(yīng)用最為廣泛常見(jiàn)的催化劑是鉑、金、釕、碳等，通過(guò)將膜電極及

6、電解液灌封而成。9. 原理電化學(xué)傳感器，顧名思義，是通過(guò)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)對(duì)外輸出電流信號(hào)。氣體在電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)并釋放電荷形成電流，產(chǎn)生的電流大小與氣體濃度成正比并遵循法拉第定律，通過(guò)測(cè)定電流的大小即可判定氣體的濃度。10. 分類(lèi)（以我公司傳感器為基礎(chǔ)）按照實(shí)際用途，我司將電化學(xué)氣體傳感器分為三類(lèi)：(1）民用型此類(lèi)型傳感器主要是用于安防、家報(bào)領(lǐng)域，嚴(yán)格準(zhǔn)確的檢測(cè)家庭中有毒氣體的實(shí)時(shí)濃度，為日常人身安全提供了可靠的保障。其代表型傳感器為一氧化碳傳感器（ME2-CO、ME2-CH2O）。從外形圖上看，傳感器僅有兩個(gè)電極，即工作電極和對(duì)電極，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，使用方便，檢測(cè)濃度可達(dá)到PPm級(jí)別，準(zhǔn)確度較

7、高。(2）工業(yè)品傳感器此類(lèi)型傳感器主要用于工礦類(lèi)，畜牧業(yè)等行業(yè)，用來(lái)檢測(cè)作業(yè)中產(chǎn)生的毒氣濃度。比如硫化氫、氨氣、氯氣等。近年來(lái)對(duì)于致癌物質(zhì)的苯等有機(jī)物，人們格外的關(guān)注，對(duì)于有機(jī)物的檢測(cè)有很好的效果，檢測(cè)濃度可達(dá)到PPm級(jí)別，準(zhǔn)確度高。觀察其外形，可以看到，工業(yè)品傳感器與民用傳感器明顯的區(qū)別就在于其電極的數(shù)量。工業(yè)用傳感器電極有三個(gè)，較民用傳感器多出一個(gè)參比電極，其提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確度以及穩(wěn)定性。右下圖傳感器表觀看有四個(gè)電極，但是實(shí)際有效電極也為三個(gè)，與三電極體系原理一樣。（3）大氣監(jiān)測(cè)傳感器此類(lèi)型傳感器是用于大氣監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。由于當(dāng)下經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，空氣質(zhì)量也受到不同程度的影響，個(gè)別地區(qū)空氣已經(jīng)受到嚴(yán)重污染。因此隨著國(guó)家和人們對(duì)于空氣質(zhì)量的看重，大氣監(jiān)測(cè)亟需進(jìn)行。11. 應(yīng)用中注意事項(xiàng)電化學(xué)傳感器對(duì)于應(yīng)用過(guò)程有一定的要求，客戶(hù)使用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 管腳禁止折斷和彎曲； 使用前老化時(shí)間不少于48小時(shí)； 傳感器避免接觸有機(jī)溶劑（包括硅橡膠及其它膠粘劑）、涂料、藥劑、燃料油類(lèi)及高濃度氣體； 所有電化學(xué)傳感器不可用樹(shù)脂材料完全封裝，也不可浸沒(méi)在無(wú)氧環(huán)境中，否則會(huì)損害傳感器的性能； 所有電化學(xué)傳感器不可長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用于含有腐蝕性氣體的