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熱電堆,、熱釋電紅外氣體探測器

一、熱電堆紅外氣體分析測量傳感器方案：
        熱電堆紅外氣體傳感器是一種zui可靠以及zui精確的氣體傳感器技術(shù),。以CO2氣體為例,，很典型的是用一個脈沖紅外光源(例如IRL715)，它發(fā)出紅外線穿過一個專門傳感器室時,，CO2氣體將吸收4.26μm特定波長的紅外光,，通過使用專門的探測器(例如熱電堆探測器TPS2734G2/G20,、熱釋電探測器PYS3228TCG2/G20)，將光信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號,，其它的紅外吸收氣體的干擾被zui小化,。氣體分子擴(kuò)散進(jìn)傳感氣室.紅外光直接穿過氣室，照在探測器上.探測器上有一個濾光片,，只有CO2分子能夠吸收的4.26μm波長的光能通過,，其它的氣體分子不吸收這種波長的光，只有CO2分子能影響到達(dá)探測器的光強(qiáng)度,。到達(dá)探測器的4.26μm光的強(qiáng)度與傳感氣室的CO2濃度有反向的。高濃度的CO2分子比低濃度的要吸收更多的紅外光.當(dāng)傳感氣室的CO2濃度為零時,，探測器將"看到"所有強(qiáng)度的光,。當(dāng)CO2濃度增加時，到達(dá)探測器的光強(qiáng)度顯著的降低,。紅外光強(qiáng)和CO2濃度之間的精確的是確定的,，它可以用純氮氣(0ppmCO2)以及已知CO2濃度(1000or5000ppm)的校準(zhǔn)儀表來確定。探測器的光強(qiáng)可以用比耳原理來描述：
I=I0ekp
I表示照射到探測器的光強(qiáng)度的測量信號
I0表示0ppmCO2濃度時的測量信號
K表示一個系統(tǒng)常數(shù)
P表示CO2的濃度
         因為NDIRCO2傳感器通常使用的紅外光探測器對光強(qiáng)的變化是敏感的,，而對光的強(qiáng)度不敏感,，所以通常要使用一個調(diào)制紅外光源。紅外光源通過微處理器來脈動式開和關(guān),，燈絲能被加熱和降溫在毫秒級,。假設(shè)你近距離的觀測CO2傳感氣室，你可以看到光開和關(guān)時的閃爍.脈沖紅外源通常采取一個干涉濾波窗口,，典型用來濾掉要求波長之外的發(fā)光,。同時，脈沖紅外源減少帶外發(fā)射(尤其短波,，可見光)以致在整個測量過程,，燈絲保持暗，而且根本不產(chǎn)生可見光,。在氣體傳感器中,，它減少探測器，放大器和其它元件的寄生熱,，極大提高系統(tǒng)的SNR和穩(wěn)定性.通過提供適當(dāng)?shù)奈諑挼母甙l(fā)射率和帶寬之外的低發(fā)射率,將zui大化有用帶寬的比率,，因此使靈敏度zui大化了。這個zui大化對CO2氣體是特別重要的,，當(dāng)它只有一個很微弱的紅外吸收信號時,，必須保證在非常低濃度時被測量到。
         NDIR同時形成了一個通用的氣體傳感器技術(shù)平臺,，得到了廣泛的應(yīng)用,例如CO2,、CO,、HC、NO以及火災(zāi)探測,。一個CO2探測器是火災(zāi)指示器,，它能提供早期火災(zāi)報警。NDIR氣體傳感器具有價格和尺寸,，高穩(wěn)定性,，可靠性和高線性，長期的使用壽命,，容易維護(hù),，精確的測量和極快的響應(yīng)恢復(fù)時間等多方面的優(yōu)勢。