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非分散紅外(NDIR)技術(shù)測(cè)量氣體原理

 更新時(shí)間:2024-04-19 點(diǎn)擊量:1717

    非分散紅外(NDIR)技術(shù)可用于測(cè)量氣體濃度。非對(duì)稱分子,即由不同原子構(gòu)成的分子,可以在特定波長吸收紅外線,這種吸收現(xiàn)象被稱為“物質(zhì)指紋"。紅外線是一種電磁波,處于某一定波段范圍內(nèi)。當(dāng)紅外線通過介質(zhì)時(shí),這些介質(zhì)可以吸收或透射紅外線。然而,對(duì)于由相同原子構(gòu)成的對(duì)稱雙原子分子(例如O2、N2、H2等)或單原子分子(例如He、Ne等),它們不能產(chǎn)生吸收光譜。相反,由不同原子構(gòu)成且具有偶極矩的分子可以對(duì)特定波長的輻射波產(chǎn)生吸收現(xiàn)象。基于這一原理,NDIR技術(shù)可以測(cè)量氣體濃度。

    隨著紅外光源、傳感器和電子技術(shù)的不斷發(fā)展,非分散式紅外吸收光譜(Non-DispersiveInfrared,簡稱NDIR)作為一種快速、準(zhǔn)確的氣體分析技術(shù),在氣體濃度檢測(cè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。尤其是在CO2檢測(cè)方面,NDIR檢測(cè)方法是較為有效的分析手段。通過采用先進(jìn)的紅外傳感器和電調(diào)制光源,結(jié)合低功耗嵌入式系統(tǒng)電路,這種傳感器在體積、功耗、性能和價(jià)格等方面都具備著其他氣體檢測(cè)原理(如電化學(xué)和半導(dǎo)體原理)一定優(yōu)勢(shì)。

    非分散紅外(NDIR)式氣體傳感器是通過由入射紅外線引發(fā)對(duì)象氣體的分子振動(dòng),利用其可吸收特定波長紅外線的現(xiàn)象來進(jìn)行氣體檢測(cè)的。紅外線的透射率(透射光強(qiáng)度與源自輻射源的放射光強(qiáng)度之比)取決于對(duì)象氣體的濃度。

    需要注意的是,非色散紅外(NDIR)傳感器在目標(biāo)波長的區(qū)分過程中不需要使用色散元件。相反,它通過非色散帶通濾波器,對(duì)發(fā)射器產(chǎn)生的光進(jìn)行過濾,只允許相關(guān)的紅外波長通過。由于這些特性,非色散紅外傳感器被歸類為一種獨(dú)立的氣體傳感器類型。

    傳感器的構(gòu)成主要包括紅外線放射光源、感光素子、光學(xué)濾鏡和檢測(cè)匣體、信號(hào)處理電路。在單光源雙波長型傳感器中,光學(xué)濾鏡被設(shè)置在兩個(gè)感光素子的前部,它們具有不同的透過波長范圍閾值。通過比較檢測(cè)對(duì)象氣體的可吸收波長范圍與不可吸收波長范圍的透射量,可以計(jì)算出相應(yīng)的氣體濃度。因此,采用雙波長的方式可以實(shí)現(xiàn)長期且穩(wěn)定的檢測(cè)。

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