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. 簡介NDIR紅外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

2、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，通過一定長度的氣室吸后，經過一個4.26m波長的窄帶濾光片后，由紅外傳感器監(jiān)測透過4.26m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(wěn)定性更好，受環(huán)境溫度影響小。2）根據

3、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NDIR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。4. 應用紅外線氣體分析器主要應用領域：1)石油、化工、發(fā)電廠、冶金焦碳等工業(yè)過程控制；2)大氣及污染源排放監(jiān)測等環(huán)保領域；3)飯店、大型會議中心等公共場所的空氣監(jiān)測；4)農業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)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(huán)保排放監(jiān)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(guī)定工作電壓將導致傳感

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)長期處于高溫、潮濕環(huán)境；4)處于強電磁場環(huán)境；5)電磁場對傳感器輸出紊亂信號的影響6)高溫環(huán)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(fā)生結構變化等問題7)粉塵、潮濕環(huán)境。此環(huán)境對氣體探測器造成短路的影響。在此環(huán)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(fā)展趨勢紅外氣體傳感器及儀器適用于監(jiān)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(huán)境干擾因素較小、壽命長等顯著優(yōu)點。這些優(yōu)點將導致電化學、紅外原理的氣體檢測儀器占領更廣泛的

5、行業(yè)高端市場，并在未來逐步成為市場主流。7. NDIR的技術路線分為兩條：1)向低分辯率、長波長、多氣種方向發(fā)展，主要市場是分析儀表。2)向小體積，低成本方向發(fā)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。二、 電化學傳感器的基本概述8. 簡介電化學氣體傳感器屬于化學類傳感器中的一種，其類型主要有三種：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。電化學傳感器具有響應速度快、功耗低、線性好、可以定量檢測等特點，廣泛受到市場的青睞。其敏感體主要是由貴金屬催化劑材料制成的，其中應用最為廣泛常見的催化劑是鉑、金、釕、碳等，通過將膜電極及

6、電解液灌封而成。9. 原理電化學傳感器，顧名思義，是通過發(fā)生化學反應對外輸出電流信號。氣體在電極上發(fā)生電化學反應并釋放電荷形成電流，產生的電流大小與氣體濃度成正比并遵循法拉第定律，通過測定電流的大小即可判定氣體的濃度。10. 分類（以我公司傳感器為基礎）按照實際用途，我司將電化學氣體傳感器分為三類：(1）民用型此類型傳感器主要是用于安防、家報領域，嚴格準確的檢測家庭中有毒氣體的實時濃度，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，傳感器僅有兩個電極，即工作電極和對電極，結構較為簡單，使用方便，檢測濃度可達到PPm級別，準確度較

7、高。(2）工業(yè)品傳感器此類型傳感器主要用于工礦類，畜牧業(yè)等行業(yè)，用來檢測作業(yè)中產生的毒氣濃度。比如硫化氫、氨氣、氯氣等。近年來對于致癌物質的苯等有機物，人們格外的關注，對于有機物的檢測有很好的效果，檢測濃度可達到PPm級別，準確度高。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量。工業(yè)用傳感器電極有三個，較民用傳感器多出一個參比電極，其提高了檢測的準確度以及穩(wěn)定性。右下圖傳感器表觀看有四個電極，但是實際有效電極也為三個，與三電極體系原理一樣。（3）大氣監(jiān)測傳感器此類型傳感器是用于大氣監(jiān)測領域。由于當下經濟發(fā)展迅速，空氣質量也受到不同程度的影響，個別地區(qū)空氣已經受到嚴重污染。因此隨著國家和人們對于空氣質量的看重，大氣監(jiān)測亟需進行。11. 應用中注意事項電化學傳感器對于應用過程有一定的要求，客戶使用時應注意以下幾點： 管腳禁止折斷和彎曲； 使用前老化時間不少于48小時； 傳感器避免接觸有機溶劑（包括硅橡膠及其它膠粘劑）、涂料、藥劑、燃料油類及高濃度氣體； 所有電化學傳感器不可用樹脂材料完全封裝，也不可浸沒在無氧環(huán)境中，否則會損害傳感器的性能； 所有電化學傳感器不可長時間應用于含有腐蝕性氣體的