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非分散红外(NDIR)技术测量气体原理

 更新时间:2024-04-19 点击量:475

    非分散红外(NDIR)技术可用于测量气体浓度。非对称分子,即由不同原子构成的分子,可以在特定波长吸收红外线,这种吸收现象被称为“物质指纹"。红外线是一种电磁波,处于某一定波段范围内。当红外线通过介质时,这些介质可以吸收或透射红外线。然而,对于由相同原子构成的对称双原子分子(例如O2、N2、H2等)或单原子分子(例如He、Ne等),它们不能产生吸收光谱。相反,由不同原子构成且具有偶极矩的分子可以对特定波长的辐射波产生吸收现象。基于这一原理,NDIR技术可以测量气体浓度。

    随着红外光源、传感器和电子技术的不断发展,非分散式红外吸收光谱(Non-DispersiveInfrared,简称NDIR)作为一种快速、准确的气体分析技术,在气体浓度检测领域得到了广泛应用。尤其是在CO2检测方面,NDIR检测方法是较为有效的分析手段。通过采用先进的红外传感器和电调制光源,结合低功耗嵌入式系统电路,这种传感器在体积、功耗、性能和价格等方面都具备着其他气体检测原理(如电化学和半导体原理)一定优势。

    非分散红外(NDIR)式气体传感器是通过由入射红外线引发对象气体的分子振动,利用其可吸收特定波长红外线的现象来进行气体检测的。红外线的透射率(透射光强度与源自辐射源的放射光强度之比)取决于对象气体的浓度。

    需要注意的是,非色散红外(NDIR)传感器在目标波长的区分过程中不需要使用色散元件。相反,它通过非色散带通滤波器,对发射器产生的光进行过滤,只允许相关的红外波长通过。由于这些特性,非色散红外传感器被归类为一种独立的气体传感器类型。

    传感器的构成主要包括红外线放射光源、感光素子、光学滤镜和检测匣体、信号处理电路。在单光源双波长型传感器中,光学滤镜被设置在两个感光素子的前部,它们具有不同的透过波长范围阈值。通过比较检测对象气体的可吸收波长范围与不可吸收波长范围的透射量,可以计算出相应的气体浓度。因此,采用双波长的方式可以实现长期且稳定的检测。

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