红外吸收型气体传感器详解
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一、NDIR红外气体传感器的基本概述1.简介NDIR红外气体传感器用一个广谱的光源作为红外传感器的光源,光线穿过光路中的被测气体,透过窄带滤波片,到达红外探测器。
其工作原理是基于不同气体分子的近红外光谱选择吸收特性,利用气体浓度与吸收强度关系(朗伯-比尔Lambert-Beer定律)鉴别气体组分并确定其浓度的气体传感装置。
其主要由红外光源、光路、红外探测器、电路和软件算法组成的光学传感器,主要用于测化合物,例如:CH4、CO2、N2O、CO、SO2、NH3、乙醇、苯等,并包含绝大多数有机物。
2.原理由于各种物质分子内部结构的不同,就决定了它们对不同波长光线的选择吸收,即物质只能吸收一定波长的光。
物质对一定波长光的吸收关系服从朗伯—比尔(Lambert2Beer)吸收定律。
下图为NDIR红外气体分析原理图:以CO2分析为例,红外光源发射出1~20μm的红外光,通过一定长度的气室吸后,经过一个μm波长的窄带滤光片后,由红外传感器监测透过μm 波长红外光的强度,以此表示CO2气体的浓度。
3.分类1)根据红外探测器的通道数,可以划分为单通道NDIR气体传感器和双通道NDIR气体传感器。
单通道就是在红外探测器内部集成了一个敏感元件以及窄带滤波镜片;双通道就是在单通道的基础上,集成了一个参考通道。
我公司红外传感器产品皆为双通道类型,长期稳定性更好,受环境温度影响小。
2)根据探测气体种类,可以划分为单一气体和复合气体传感器。
目前市场上绝大部分NDIR 气体传感器都是针对单一气体组分进行测量的,技术比较成熟,应用也比较广泛。
4.应用红外线气体分析器主要应用领域:1)石油、化工、发电厂、冶金焦碳等工业过程控制;2)大气及污染源排放监测等环保领域;3)饭店、大型会议中心等公共场所的空气监测;4)农业、医疗卫生和科研等领域;例如:(1)合成氨流程的醇化塔进(出)口,用红外气体分析器分析CO和CO2;(2)甲醇生产流程的脱碳工段,用红外气体分析器分析CO和CO2;(3)环保排放监测,用红外气体分析器分析SO2和NOx。
NDIR红外气体传感器的基本概述NDIR红外气体传感器(Non-dispersive Infrared Gas Sensor)是一种利用红外辐射原理检测气体浓度的传感器。
它由红外光源、气体室、红外滤波器、检测器以及电子信号处理电路等组成。
这种传感器主要用于测量空气中的气体浓度,如CO2、CO、CH4等。
NDIR传感器的工作原理是通过红外吸收特性来检测气体浓度。
当红外光源照射到气体室中的气体时,气体中的特定组分会吸收特定波长的红外光,吸收光的强度与气体浓度成正比。
检测器接收红外光,并通过与光源的参考信号进行比较,计算出气体的浓度值。
为了提高传感器的性能,NDIR传感器通常使用窄带滤波器,以选择性地传递特定波长的红外光。
这样可以排除其他波长的干扰光,提高气体浓度的测量精度。
NDIR传感器有许多优点。
首先,它具有高度可选择性。
通过选择不同的滤波器,可以检测多种气体,从而适应不同的应用需求。
其次,NDIR传感器灵敏度高,可检测到极低浓度的气体。
同时,它对温度和湿度的依赖性也较小,可以在不同的环境条件下进行可靠的气体浓度测量。
此外,NDIR传感器具有快速响应时间和长寿命的特点。
然而,NDIR传感器也存在一些局限性。
首先,由于传感器本身的设计和结构复杂,其制造成本较高。
另外,一些特定的气体分子如氧气(O2)和水蒸气(H2O)具有较高的红外吸收能力,这可能会导致测量上的干扰。
此外,NDIR传感器的响应时间较慢,无法实现实时监测。
为了克服这些问题,研究者们正在不断改进NDIR传感器的设计和技术。
他们提出了多通道测量、温湿度补偿和智能算法等方法来提高传感器的性能。
此外,一些新型材料的应用也为NDIR传感器的发展提供了新的可能性。
总之,NDIR红外气体传感器是一种重要的气体浓度检测工具。
它通过利用红外光的吸收特性来测量气体浓度,具有高度可选择性、高灵敏度和稳定性等优点。
随着技术的发展,NDIR传感器在环境监测、工业安全和室内空气质量监测等领域的应用将会越来越广泛。
红外气体传感器内部结构红外气体传感器是一种通过测量物质吸收或发射红外辐射来检测目标气体浓度的传感器。
其基本工作原理是利用目标气体的特定红外吸收特性来测量其浓度。
下面将介绍红外气体传感器的内部结构。
红外气体传感器通常由以下几个主要组件组成:1.光源:红外气体传感器内部包含一个红外光源,通常使用红外LED作为光源。
这种光源发出的光具有特定的波长范围,能够被目标气体吸收或发射。
光源的选择取决于所要检测的目标气体的红外吸收特性。
2.气体室:红外气体传感器内部还包含一个气体室,用于接收待测气体。
气体室通常由不透明的材料制成,以避免外部光线进入。
在气体室中,目标气体与红外光源之间会发生相互作用,气体会吸收或发射特定的红外辐射。
3.滤光器:红外气体传感器内部还设置有滤光器,用于选择性地过滤特定波长的红外辐射。
滤光器的作用是屏蔽其他波长的光线,只允许目标气体吸收或发射的特定红外辐射通过。
这样可以提高传感器的选择性和灵敏度。
4.探测器:红外气体传感器的核心部件是探测器,探测器能够对通过滤光器过滤的红外辐射进行测量。
常用的探测器包括红外线热电偶(IR thermometer)和红外线光电二极管(IR photodiode)。
这些探测器能够将红外辐射转化为电信号,并通过电路进行放大和处理。
5.控制电路:红外气体传感器内部还包含一组控制电路,用于控制光源的发光时间和频率,以及对探测器输出信号进行放大和处理。
控制电路通常由微处理器或电路芯片组成,具有高速和高精度的信号处理能力。
6.电源:红外气体传感器需要外部电源供电,通常使用直流电源。
电源的选择取决于传感器的工作电压要求。
红外气体传感器的工作原理如下:1.红外光源发出特定波长的红外光。
2.通过气体室中的待测气体时,目标气体吸收或发射特定波长的红外辐射。
3.经过滤光器的选择性过滤后,只有目标气体吸收或发射的红外辐射能够通过。
4.探测器将通过滤光器过滤的红外辐射转化为电信号,并通过控制电路进行放大和处理。
关于气体检测仪中的各类传感器介绍气体检测仪是一种用于检测和测量环境或工作场所中气体浓度的仪器。
它通过使用各种类型的传感器来测量气体的浓度,并将其转化为可视化或可读的结果。
在气体检测仪中,有几种常见的传感器类型,包括化学传感器、红外传感器、电化学传感器和热导传感器等。
1.化学传感器:化学传感器是最常见的气体检测仪传感器类型之一、它们通常使用化学反应来检测和测量气体浓度。
这些传感器通常包括通过气体吸附或反应产生电流或电势变化的材料。
它们可以检测多种气体,如可燃气体、有害气体和毒性气体等。
化学传感器通常非常灵敏,可以在低浓度下检测目标气体。
2.红外传感器:红外传感器是一种常用的气体检测仪传感器类型,它通过测量目标气体在红外波长范围内吸收的辐射来检测气体浓度。
红外传感器通常包括一个红外源和一个红外检测器。
当目标气体通过传感器时,它会吸收红外辐射,导致检测器输出信号的变化。
红外传感器可以检测可燃气体,如甲烷、乙烷和丙烷等。
3.电化学传感器:电化学传感器是一种常用于测量气体浓度的传感器类型。
它们基于气体与电极之间的化学反应来产生电流或电势变化。
电化学传感器通常包括一个工作电极、一个参考电极和一个计数电极。
当目标气体与工作电极接触时,会引发电化学反应,进而改变电极电势。
这种变化可以通过测量工作电极和参考电极之间的电流或电势差来确定目标气体浓度。
4.热导传感器:热导传感器是一种用于测量气体浓度的传感器类型。
它们基于气体对热传导的影响来测量气体浓度。
热导传感器通常包括一个加热元件和一个测温元件。
加热元件通过消耗电能产生热量,并使气体周围的温度升高。
测温元件测量气体周围的温度变化,当目标气体存在时,热量传导会发生变化,从而导致温度变化。
通过测量温度变化,可以确定目标气体的浓度。
总结起来,气体检测仪中的传感器类型包括化学传感器、红外传感器、电化学传感器和热导传感器等。
这些传感器利用不同的原理和技术来检测和测量目标气体的浓度。
红外气体探测器原理一、引言红外气体探测器是一种常见的气体检测装置,它可以通过检测被测物质所发出的红外辐射来实现对气体的检测。
本文将详细介绍红外气体探测器的原理。
二、红外辐射在介绍红外气体探测器之前,我们需要先了解一下红外辐射。
红外辐射是指波长在0.75μm至1000μm之间的电磁辐射。
这种辐射在太阳光谱中占比很小,但是在地球表面上有很多物质都会发出这种辐射,如人类、动植物、建筑等。
三、红外气体探测器的工作原理1. 红外吸收法红外气体探测器最常用的检测方法是基于红外吸收法。
当被检测物质通过一个特定波长的光束时,如果该物质能够吸收该波长光线,则会减弱或完全阻挡光线,从而使得光线到达另一侧接收器时产生信号变化。
这个信号变化就可以用来检测被测物质的存在。
2. 反射法除了红外吸收法,还有一种红外气体探测器采用的是反射法。
这种方法通过将红外光线照射到被检测物质表面,然后检测反射回来的光线来判断被检测物质是否存在。
四、红外气体探测器的组成1. 光源红外气体探测器中最重要的部分就是光源。
光源通常是一个发出特定波长光线的发光二极管(LED)或激光二极管(LD),它们能够发出可见和不可见的红外辐射。
2. 滤波器滤波器用于过滤掉不需要的波长,只留下被检测物质所吸收或反射的特定波长。
这样可以提高信号与噪声比,使得检测结果更加准确。
3. 接收器接收器通常是一种灵敏度很高的半导体元件,如硅、锗等。
它们能够将被吸收或反射后的红外辐射转换成电信号输出。
4. 处理电路处理电路用于对接收到的信号进行放大、滤波、数字化等处理,以便于信号的分析和判断。
五、红外气体探测器的应用红外气体探测器在工业生产、环境监测、火灾报警等方面都有广泛的应用。
例如,在工业生产中,红外气体探测器可以用来检测有害气体,如一氧化碳、二氧化硫等;在环境监测中,红外气体探测器可以用来检测空气中的有害物质;在火灾报警中,红外气体探测器可以检测燃烧产生的有害物质。
六、总结总之,红外气体探测器是一种基于红外辐射原理实现的检测装置。
红外气体传感器的原理
光谱吸收法表明许多气体分子在红外波段存在特征吸收;根据朗伯-比尔定律,特征吸收强度与气体浓度成正比例关系。
据此原理设计而成的红外气体分析器可用于分析混合气体中某种或某几种待测气体组分的浓度,是一类非常重要、非常经典的气体分析器。
基于气体的红外吸收光谱特性,非单元素的极性气体分子在中红外(2.5~25μm)波段存在着分子振动能级的基频吸收谱线,因此红外气体分析器灵敏度高,既可以用于常量分析,又可以用于微量分析;且选择性好,可以实现背景气体对测量分析基本没有影响。
红外气体传感器的应用领域
◇石油、化工、发电厂、冶金焦碳等工业过程控制
◇大气及污染源排放监测等环保领域
◇饭店、大型会议中心等公共场所的空气监测
◇农业、医疗卫生和科研等领域。
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红外气体传感器原理
红外气体传感器是一种利用红外辐射吸收特性来检测和测量某些气体浓度的传感器。
其工作原理基于红外吸收光谱法。
在红外辐射光谱中,几乎所有气体都具有特定的红外吸收能力。
每种气体都有特定的吸收峰,其位置和强度取决于气体的种类和浓度。
这些特征吸收峰可以被用来识别和测量气体成分。
红外气体传感器由几个关键组件组成。
首先是红外光源,它产生一束红外光,通常是红外发光二极管。
这束光经过一个滤光片,只透过特定的红外波长范围。
然后,光线通过一个气体室,在这里待测气体进入。
气体会吸收特定的红外光,并且吸收量与气体浓度成正比。
在气体室的另一端,有一个红外探测器,它能够测量经过气体室的剩余红外光的强度。
红外探测器将测量结果转化为电信号发送给信号处理系统。
信号处理系统对接收到的电信号进行分析和处理。
根据已知的气体吸收光谱特性,系统可以通过比较光谱的特征峰值与事先建立的校准曲线,来识别和测量待测气体的浓度。
红外气体传感器具有高灵敏度、高准确度和良好的选择性。
它可以用于检测多种气体,如甲烷、二氧化碳、一氧化碳等。
这种传感器常用于工业环境监测、火灾报警、室内空气质量检测等领域。
红外线气体分析仪原理
红外线气体分析仪通过测量物质对特定波长的红外辐射的吸收特性来分析气体的成分。
其工作原理基于分子吸收红外辐射的量与分子的浓度成正比关系。
红外线气体分析仪由一个红外灯、一组滤光器和一个红外线探测器组成。
红外灯产生特定波长的红外辐射,经过滤光器过滤掉其他波长的光线后,红外辐射穿过待测气体。
当红外辐射与气体中特定分子发生相互作用时,分子会吸收红外辐射的一部分能量。
红外线探测器接收经过气体样品的红外辐射,并将其转化为电信号。
红外线探测器根据接收到的电信号强度来确定气体中特定分子的吸收量。
通过比较样品气体与基准气体的吸收量差异,可以准确测量待测气体中特定分子的浓度。
为了提高测量的准确性,红外线气体分析仪通常采用双光束设计。
它将红外辐射分为两束,一束作为参考光束,经过一个参比腔室,另一束作为待测光束,经过被测样品。
待测光束和参考光束分别通过两个红外线探测器,然后将两个信号进行比较,从而消除光源和红外探测器的非均匀性对测量结果的影响。
红外线气体分析仪广泛应用于环境监测、工业过程控制、燃气分析等领域。
它具有高灵敏度、快速响应、测量范围广、无污染等优点,并且对大多数气体都有良好的适应性。
红外气体传感器的基本原理红外气体传感器是一种用于检测和测量大气中特定气体浓度的装置。
它利用红外辐射的原理来实现对目标气体的测量。
红外辐射首先,我们需要了解一下红外辐射。
光谱学上将电磁波分为不同波长范围,其中红外波段就是位于可见光之后、微波之前的电磁波段。
红外辐射是由物体发出或反射的电磁波,其频率低于可见光,无法被人眼直接观察到。
物体发出或反射的红外辐射与其温度有关,根据普朗克定律和斯特法黑尔定律,物体的温度越高,其发射的红外辐射能量越大。
因此,通过检测物体发出或反射的红外辐射,我们可以间接地推断出物体的温度。
红外气体传感器原理红外气体传感器利用了不同气体对特定波长范围内红外辐射吸收能力的差异。
它通过测量气体对红外辐射的吸收程度来确定气体的浓度。
红外气体传感器通常由一个发射器和一个接收器组成。
发射器会发射一束特定波长范围内的红外辐射,而接收器则用来检测经过气体后剩余的红外辐射。
当目标气体存在于传感器周围时,它会吸收特定波长范围内的红外辐射。
这是因为不同气体分子在不同波长下有不同的吸收特性。
通过测量接收器接收到的红外辐射强度,我们可以间接地推断出目标气体的浓度。
工作原理红外气体传感器通常使用非散斑光束进行工作,其工作原理如下:1.发射:传感器中的发射器产生一束具有特定波长范围内红外辐射的光束。
2.透过:光束穿过一个空气或真空环境,并进入待测气体所在区域。
3.吸收:待测气体中存在目标气体时,目标气体会吸收掉光束中的一部分能量,使得接收器接收到的光强减弱。
4.接收:经过气体后剩余的光束进入传感器中的接收器。
5.检测:接收器检测到的光强与没有目标气体时的光强进行比较,从而确定目标气体的浓度。
灵敏度和选择性红外气体传感器通常具有高灵敏度和良好的选择性。
这是因为不同气体分子在不同波长下有不同的吸收特性,可以通过选择适当的波长范围来实现对特定气体的检测。
例如,二氧化碳(CO2)对于红外辐射在4.26微米附近有较高的吸收能力,而甲烷(CH4)则在3.32微米附近有较高的吸收能力。
红外(ndir)气体检测原理红外(NDIR)气体检测原理引言红外(NDIR)气体检测是一种常用的气体检测技术,它利用红外吸收的特性来测量气体浓度。
本文将介绍红外(NDIR)气体检测的原理及其工作过程。
一、红外吸收原理红外吸收原理是指在特定波长的红外光照射下,气体分子会吸收特定的红外光,并产生光谱吸收峰。
不同气体分子在红外光谱上有不同的吸收特性,这使得红外(NDIR)气体检测成为一种可靠的气体浓度测量方法。
二、红外(NDIR)气体检测工作原理红外(NDIR)气体检测仪器主要由光源、传感器、光学系统和信号处理器组成。
其工作原理如下:1. 光源发射:红外(NDIR)气体检测仪器中的光源会发射特定波长的红外光。
2. 光学系统:红外光通过光学系统进入气体测量室,其中包括光源透过窗口进入,经过气体测量室后,透过窗口离开。
3. 气体测量室:气体测量室是红外(NDIR)气体检测的核心部分。
气体进入测量室后与红外光发生相互作用,其中吸收特定波长的红外光的气体分子会吸收光能,而不吸收的气体分子则通过测量室。
4. 传感器接收:测量室外的传感器会接收透过测量室的红外光,并将其转换为电信号。
5. 信号处理:接收到的电信号将被信号处理器处理,通过校准和计算,最终得到气体浓度的读数。
三、红外(NDIR)气体检测的优势红外(NDIR)气体检测具有以下优势:1. 高灵敏度:红外光谱吸收峰较为明显,使得红外(NDIR)气体检测仪器能够对气体浓度进行精确测量。
2. 高选择性:不同气体分子在红外光谱上的吸收特性不同,使得红外(NDIR)气体检测仪器能够对多种气体进行同时检测。
3. 高稳定性:红外(NDIR)气体检测仪器采用了高质量的光学元件和传感器,具有较高的稳定性和可靠性。
4. 宽动态范围:红外(NDIR)气体检测仪器能够适应不同浓度范围的气体检测需求。
四、应用领域红外(NDIR)气体检测技术广泛应用于以下领域:1. 工业安全:红外(NDIR)气体检测可以用于工业环境中有害气体的监测,如燃气、有机溶剂等。