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红外二氧化碳气体传感器的原理与应用

时间:2024-05-28 作者:炜盛科技本文网址:www.winsen-iot.net/hangyezixun/494.html 点击:

红外二氧化碳传感器是一种利用非色散红外NDIR原理制成的传感器,也是二氧化碳监测中被市场普遍认可的一类传感器。



由于各种物质分子内部结构不同,他们对不同波长光线的选择吸收也各不相同,也就是说:物质只能吸收特定波长的光,并且物质对一定波长光的吸收关系服从朗伯—比尔( Lambert-Beer)吸收定律。


图源网络


对于红外二氧化碳传感器来说,传感器内部配备了一个红外光源,通常是一个红外发光二极管(LED)或者更专业的红外光源,它会发射出特定波长的红外光。当这束红外光穿过含有二氧化碳的气体样本时,二氧化碳分子会吸收特定波长的红外光,吸收的程度与气体中二氧化碳的浓度成正比。


为了精确测量特定于二氧化碳吸收的光强度,光路中会设置一个窄带滤波片,这个滤波片只允许透过4.26μm附近波长的光,从而排除其他未被吸收光线的干扰。透过滤波片的光线随后到达红外探测器,探测器测量剩余光的强度,这个强度的降低量直接反映了被二氧化碳吸收的光量。


探测器产生的信号会被送入传感器模块的微控制器单元(MCU),通过电路和软件算法进行线性化处理,将接收到的光强信号转换成与二氧化碳浓度成比例的电信号,转化成数字或模拟输出,方便用户读取。


图源网络


为了提高测量的准确性和稳定性,许多红外二氧化碳传感器会采用双通道设计,即一个测量通道和一个参比通道,参比通道不通过被测气体,只提供一个基准,用来补偿如温度、湿度等环境变化对光强度的影响。

双通道红外二氧化碳传感器原理图

(图源网络)


这种基于红外吸收的测量方式因其具有选择性好、寿命长、不依赖氧气、受环境干扰小、不易中毒、精度高等各种优点,被广泛应用于各种环境监测、工业控制、农业温室管理、室内空气质量监控等领域。




1

智能家居


二氧化碳传感器能够集成到新风空调、新风系统、空气盒子等智能家居设备中,为我们改善室内空气质量,营造良好的居住环境。


MH-Z19C

MH-Z19D


2

智慧农业


现代农业种植中,二氧化碳浓度的实时监控和自动调节已成为智慧化种植、养殖的必备技术。应用于农业大棚这样高温高湿环境中的二氧化碳传感器,需要具备抗高湿干扰的能力,一般选择双通道的传感器产品。


MH-Z16


3

工业气体排放


工业化水平的提高,温室气体的排放也随之增多。碳中和大背景下,全球更加关注二氧化碳等温室气体的排放。对工业领域的二氧化碳气体进行检测,同样需要红外二氧化碳传感器的助力。


MH-410D

MH-T7012A


4

汽车空气质量检测


随着汽车逐渐成为生活中的“第三空间”,人们对车内二氧化碳浓度、有机气体浓度等的关注度日益提高。二氧化碳不仅成为衡量车内空气质量的重要指标,也是预防疲劳驾驶的重要手段,二氧化碳传感器在汽车空调系统中的应用也越来越普遍。


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