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红外传感器工作原理

来源: 深圳市纽福斯科技有限公司    人气:     发布日期:2016-06-22

红外传感器气体检测仪生产使用最常用的传感器之一,比如在检测烷烃类可燃气体的时候,就能用到红外传感器。在介绍红外气体传感器前,我们先了解什么是红外吸收光谱。

红外吸收光谱(Infrared absorption spectroscopy,IR)也称为分子振动-转动光谱:当气体分子在受到红外光束照射时,分子会通过吸收一部分光能经过转化作为分子振动和转动的能量。同一气体分子对于不同波长的红外辐射吸收的程度也不相同。如果将不同波长的红外辐射通过某气体并分别测量并记录这个气体分子吸收红外辐射的程度,就可以得到该气体在测定波长范围内的吸收光谱曲线。每种气体都有特定的吸收光谱。比如,二氧化碳在2~14um范围内有三个吸收峰值,分别是2.78um,4.28um,14.3um;而甲烷的吸收峰值在3.39um附近。我们可以利用不同气体的特征波长的红外光谱用简单的窄带滤光片分离出来,再通过待测气体,使气体分子对红外光进行吸收,通过计算被气体分子吸收的量与分子数量的比例关系来得到待测气体中某气体的浓度值。

通过测量不同气体对特定波长红外线吸收峰值的强度变化来计算气体的浓度就是红外传感器工作的基本原理。由于在一般的气体检测仪上的红外传感器并不是采用分光光度计的色散方法来获得特征光谱,而是用滤光片截取窄带红外光谱,所以这种红外光谱检测的方法也被称为非色散红外吸收。

红外吸收服从Lambert-beer定律:

I=I0e-kcl

在上式中: I0——红外辐射的初始能量

I——红外辐射被气体吸收后的能量

k——与气体及辐射波长相关的常数

c——被测气体的浓度

L——辐射通过气体层的厚度

通过朗伯-比尔定律可知,光强在气体中随着气体浓度及气体层厚度按常数规律衰减。气体的种类决定了吸收系数k,不同气体的吸收系数是不同的。对于同一种气体来说,k随着入射红外辐射波长改变而改变。我们的气体检测仪就是通过计算红外辐射通过被测气体时被吸收了能量后的辐射长度来计算被测气体的浓度。不过需要 注意的是,使用红外传感器气体检测仪的输出信号会随着气体浓度的增加而形成指数衰变的趋势,也就是说当被测气体浓度越高时,使用红外传感器气体检测仪其精确度也就会越低,所以在高浓度的环境下,我们不建议使用红外气体检测仪

使用红外传感器气体检测仪是可以选择性测量的,因为不同气体分子会吸收特定波长的红外射线,做到选择性吸收,我们可以通过调整输出红外辐射的波长来决定测量什么气体。

红外气体检测仪可以检测大多数烷烃类气体和二氧化碳等常见气体,纽福斯科技通过多年技术积累,目前已成功研发生产出400多种气体的气体检测仪,如需了解更多产品或咨询,欢迎来电垂询,免费服务热线:4007-8090 820。

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