發布日期：2022-10-09 點擊率：55
NDIR（紅外）氣體傳感器是一種簡單的傳感器，在傳感器中，光源發出的紅外輻射通過測量單元，在測量單元中存在待分析的氣體。NDIR傳感器的主要部件是紅外光源、測量單元（或光學通道）、光學濾波器和紅外光電探測器。
紅外輻射從光源發出，穿過測量單元，待分析氣體在光電探測器的方向上。測量單元內的氣體根據比爾-朗伯定律確定特定波長下紅外輻射的吸收，并利用光電探測器上入射輻射的變化來計算測量單元內氣體的濃度。光探測器配備了一個光學濾光片，可以抑制輻射到所有波長，除了被待分析氣體吸收的波長外，允許對氣體的高選擇性傳感器進行測量。
理論上，分子由兩個或兩個以上不同原子組成的所有氣體都能吸收具有特征波長的紅外輻射，以便用NDIR技術探測。工采網從以下五個方面詳細闡述一下意大利Novasis氣體傳感器的原理：
意大利Novasis氣體傳感器基于NDIR（非色散紅外）技術，但它由一些特殊功能組成，使其在市場上與眾不同。
1.NDIR雙通道
雙通道技術允許隨著時間的推移進行更穩定的氣體濃度測量，補償紅外光源發射的變化，并將老化效應降至最低。光探測器配有兩個干涉帶通濾光片，第一個濾光片以吸收氣體的波長為中心，第二個濾光片用作參考。
2.紅外熱釋電光電探測器
意大利Novasis傳感器中使用的光電探測器在響應性、低噪聲和溫度測量集成通道（測量補償為0-50°C）方面具有高性能，是監測氣體濃度應用的新技術。
3.固態源紅外
意大利Novasis傳感器集成了IR-MEMs發射器，該發射器由薄介質膜上的集成電阻加熱元件組成。光譜發射特性是高發射率、低功耗、高平均壽命的“黑體”，具有恒定的發射特性。
4.氣體分析池
光學氣體分析單元采用非順序光線跟蹤軟件工具設計，以盡可能小的占地面積最大化光路的有效長度，達到所需的性能。氣體分析單元由高反射鋁或AISI316（和兩個氟化鈣光學窗口）制成，用于腐蝕性工業環境，以限制腐蝕。
5.電子線路板
意大利Novasis傳感器是一種“智能傳感器”。其電子板配有強大的微處理器，用于計算濃度測量、I/O、診斷，也可選擇在無線數據發射器版本，具有電池電量管理和使用太陽能電池板充電等功能。
ISweek工采網工業科技產品直銷平臺，目前是意大利novasis產品在中國區的授權經銷商。下面工采網簡要列舉一下意大利Novasis紅外氣體傳感器常用型號的測量范圍和可測氣體：
根據型號的不同，傳感器的尺寸從56mm x 48mm x 38mm到306mm x 48mm x 43mm不等。
如笑氣傳感器NG2-F-3，尺寸為306mm x 48mm x 43mm，光路長度為306mm，0-100PPM測量范圍。
CO2傳感器NG2-A-4，尺寸為56mm x 48mm x 38mm，光路長度就端一些56mm，0-100%測量范圍。
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描述
檢測氣體的濃度依賴于氣體檢測變送器，傳感器是其核心部分，按照檢測原理的不同，主要分為金屬氧化物半導體式傳感器、催化燃燒式傳感器、定電位電解式氣體傳感器、迦伐尼電池式氧氣傳感器、紅外式傳感器、PID光離子化傳感器等，以下簡單闡述各種傳感器的原理及特點。
1、金屬氧化物半導體式傳感器
金屬氧化物半導體式傳感器利用被測氣體的吸附作用，改變半導體的電導率，通過電流變化的比較，激發報警電路。由于半導體式傳感器測量時受環境影響較大，輸出線形不穩定。金屬氧化物半導體式傳感器，因其反應十分靈敏，故目前廣泛使用的領域為測量氣體的微漏現象。
2、催化燃燒式傳感器
金催化燃燒式傳感器原理是目前廣泛使用的檢測可燃氣體的原理之一，具有輸出信號線形好、指數可靠、價格便宜、無與其他非可燃氣體的交叉干擾等特點。催化燃燒式傳感器采用惠斯通電橋原理，感應電阻與環境中的可燃氣體發生無焰燃燒，使溫度使感應電阻的阻值發生變化，打破電橋平衡，使之輸出穩定的電流信號，再經過后期電路的放大、穩定和處理終顯示可靠的數值。
3、定電位電解式氣體傳感器
定電位電解式傳感器是目前測毒類現場廣泛使用的一種技術，在此方面國外技術領先，因此此類傳感器大都依賴進口。定電位電解式氣體傳感器的結構：在一個塑料制成的筒狀池體內，安裝工作電極、對電極和參比電極，在電極之間充滿電解液，由多孔四氟乙烯做成的隔膜，在頂部封裝。前置放大器與傳感器電極的連接，在電極之間施加了一定的電位，使傳感器處于工作狀態。氣體與的電解質內的工作電極發生氧化或還原反應，在對電極發生還原或氧化反應，電極的平衡電位發生變化，變化值與氣體濃度成正比。
4、迦伐尼電池式氧氣體傳感器
隔膜迦伐尼電池式氧氣傳感器的結構：在塑料容器的一面裝有對氧氣透過性良好的、厚10~30μm的聚四氟乙烯透氣膜，在其容器內側緊粘著貴金屬（鉑、黃金、銀等）陰電極，在容器的另一面內側或容器的空余部分形成陽極（用鉛、鎘等離子化傾向大的金屬）。用氫氧化鉀。氧氣在通過電解質時在陰陽極發生氧化還原反應，使陽極金屬離子化，釋放出電子，電流的大小與氧氣的多少成正比，由于整個反應中陽極金屬有消耗，所以傳感器需要定期更換。目前國內技術已日趨成熟，完全可以國產化此類傳感器。
5、紅外式傳感器
紅外式傳感器利用各種元素對某個特定波長的吸收原理，具有抗中毒性好，反應靈敏，對大多數碳氫化合物都有反應。但結構復雜，成本高。
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紅外氣體傳感器，顧名思義，指的就是基于紅外光譜選擇的吸收特性，對氣體進行檢測的傳感器。紅外氣體傳感器有高穩定性、靈敏性高、維護成本低等的優點，如今被廣泛運用在各個領域中，目前，紅外氣體傳感器在市場上的關注度是比較高的。那么關于紅外氣體傳感器的原理，大家是否清楚呢？下面就為大家詳細介紹一下吧！
紅外氣體傳感器原理
想要理解紅外氣體傳感器原理，我們就要了解傳感器基于不同物質物質分子時表現出來的吸收差異性。
而不同的物質分子，其內部結構不盡相同，而這些差異性足以決定它們對不同波長光線的選擇吸收，即物質只能吸收一定波長的光。物質對一定波長光的吸收關系服從朗伯—比爾 吸收定律。下圖為紅外氣體分析原理圖：以CO2分析為例，紅外光源發射出1～20μm的紅外光，通過一定長度的氣室 吸后，經過一個4.26μm波長的窄帶濾光片后，由紅外傳感器監測透過4.26μm波長紅外光的強度，以此表示CO2氣體的濃度。
優缺點
任何一款產品都一樣，有優點也有缺點，而對于紅外傳感器而言，其優點是比較明顯的，關于它的缺點，卻很少人知道，下面就主要來分析一下紅外傳感器的優缺點。
優點：
紅外傳感器的使用場景比較多，在檢測很多種的氣體中都使用到它，而且它的可靠性很高，選擇性很好，精度也高，沒有毒，受到環境的干擾較小，壽命比較長，對氧氣不依賴等等的優點，在未來的市場中很可能會成為主流的。
缺點：
因為處在剛剛起步的階段，技術不夠精湛，而且市場上很少，制造的成本比較高，這些種種的缺點對它在市場上的使用都有一定的限制。但是，希望在未來的技術發展中，可以發現更多更好的技術讓它變得更加成熟，更加實用，在市場上的占有位置更高。
紅外氣體傳感器發展趨勢
紅外氣體傳感器是傳感器領域發展的大勢所趨，今年來，相關的紅外傳感技術正在逐步完善發展起來，因此對于紅外氣體傳感器，其未來發展趨勢都是非常不錯的。
在未來，使用半導體和催化原理的氣體檢測儀器儀表依靠著價格優勢仍會占據部分低端市場。電化學傳感器及檢測儀器，在精度要求高的低濃度毒性氣體、有機蒸汽、酒精氣體、氧氣監測領域綜合優勢突出。
紅外氣體傳感器及儀器適用于監測各種易燃易爆、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、受環境干擾因素較小、壽命長等顯著優點。這些優點將導致電化學、紅外原理的氣體檢測儀器占領更廣泛的行業高端市場，并在未來逐步成為市場主流。
以上就是傳感愛好者為您帶來的紅外氣體傳感器原理介紹了，紅外氣體傳感器作為現在非常流行的氣體傳感器，我們不僅要掌握相關的使用技巧，同時對它的運作原理也要有個大概的認識，紅外氣體傳感器原理主要是基于分子對不同波長光線的吸收特性，相信大家看到這里都明白了吧！
紅外氣體傳感器是一種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鑒別氣體組分并確定其濃度的氣體傳感裝置。
下面就讓我們一起來了解一下紅外氣體傳感器的原理是什么吧
分子中的電子總是處在某一種運動狀態中，每一種狀態都具有一定的能量，屬于一定的能級。 電子由于受到光、熱、電的激發，從一個能級轉移到另一個能級，稱為躍遷。
當這些電子吸收了外來輻射的能量，就從一個能量較低的能級躍遷到另一個能量較高的能級。由于分子內部運動所牽涉到的能級變化比較復雜，分子吸收光譜也就比較復雜。在分子內部除了電子運動狀態之外，還有核間的相對運動，即核的振動和分子繞重心的轉動。
而振動能和轉動能，按量子力學計算是不連續的，即具有量子化的性質。
所以，一個分子吸收了外來輻射之后，它的能量變化△E為其振動能變化△Ev、轉動能變化△Er以及電子運動能量變化△Ee的總和。
物質對不同波長的光線具有不同的吸收能力，物質也只能選擇性地吸收那些能量相當于該分子振動能變化△Ev 、轉動能變化△Er以及電子運動能量變化△Ee總和的輻射。
由于各種物質分子內部結構的不同，分子的能級也千差萬別，各種能級之間的間隔也互不相同，這樣就 決定了它們對不同波長光線的選擇吸收。
如果改變通過某一吸收物質的入射光的波長，并記錄該物質在每一波長處的吸光度(A)，然后以波長為橫坐標，以吸光度為縱坐標作圖，得到的譜圖稱為該物質的吸收光譜或吸收曲線。
某物質的吸收光譜反映了它在不同的光譜區域內吸收能力的分布情況，可以從波形、波峰的強度和位置及其數目，研究物質的內部結構。
分子的振動能量比轉動能量大，當發生振動能級躍遷時，不可避免地伴隨有轉動能級的躍遷，所以無法測量純粹的振動光譜，而只能得到 分子的振動-轉動光譜，這種光譜稱為紅外吸收光譜。
紅外吸收光譜是一種分子吸收光譜。當樣品受到頻率連續變化的紅外光照射時，分子吸收某些頻率的輻射，并由其振動或轉動運動引起偶極矩的凈變化，產生分子振動和轉動能級從基態到激發態的躍遷，使相應于這些吸收區域的透射光強度減弱。記錄紅外光的百分透射比與波數或波長關系曲線，就得到紅外光譜。
當紅外線波長與被測氣體吸收譜線相吻合時，紅外能量被吸收。紅外光線穿過被測氣體后的光強衰減滿足朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律。氣體濃度越大，對光的衰減也越大。
因此，可通過測量氣體對紅外光線的衰減來測量氣體濃度。為了保證讀數呈線性關系，當待測組分濃度大時，分析器的測量氣室較短，短的為0.3mm;當濃度低時，測量氣室較長，長的為>200mm。經吸收后剩余的光能用紅外檢測器檢測。
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