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红外传感器CO2气体检测电路设计
2021-10-25 00:40
本文摘要:随着人类社会的变革和科学技术的发展,人们的生活水平获得了很快提升,工业生产规模也很快不断扩大,但同时造成了二氧化碳的废气成倍增长,如温室效应,土地荒漠化程度加快等,严重影响并毁坏着人类的生存环境。另外,二氧化碳是作物光合作用的主要原料,其含量适合与否直接影响作物的生长。 近年来,随着人们环保意识的强化,科技进步的变革,如何较慢检测二氧化碳的含量,缩减二氧化碳的废气,已沦为各级政府和广大有识之士尤其注目的问题,因此研究并设计二氧化碳检测电路具备十分最重要的意义。

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随着人类社会的变革和科学技术的发展,人们的生活水平获得了很快提升,工业生产规模也很快不断扩大,但同时造成了二氧化碳的废气成倍增长,如温室效应,土地荒漠化程度加快等,严重影响并毁坏着人类的生存环境。另外,二氧化碳是作物光合作用的主要原料,其含量适合与否直接影响作物的生长。

近年来,随着人们环保意识的强化,科技进步的变革,如何较慢检测二氧化碳的含量,缩减二氧化碳的废气,已沦为各级政府和广大有识之士尤其注目的问题,因此研究并设计二氧化碳检测电路具备十分最重要的意义。  目前检测二氧化碳的方法主要有化学法、电化学法、气相色谱法、容量滴定法等,这些方法普遍存在着价格喜,普适性劣等问题,且测量精度还较低。而传感器法具备安全可靠、较慢直读、可倒数监测等优点。

目前各种检测用的二氧化碳传感器主要有液体电解质式、钛酸钡填充氧化物电容式、电导变化型薄膜式等,这些传感器不存在对气体的选择性劣、不易经常出现误报、必须频密校准、使用寿命较短等严重不足。而红外吸取型二氧化碳传感器具备测量范围长、灵敏度低、响应时间慢、选择性好、抗干扰能力强劲等特点。为此本设计使用红外吸取型二氧化碳传感器,整个电路设计力求非常简单易懂,较慢直读,价格低廉。

  1检测电路的工作原理  1.1红外吸取型二氧化碳气体传感器的工作原理〔1〕  红外吸取型CO2气体传感器是基于气体的吸收光谱随物质的有所不同而不存在差异的原理做成的。有所不同气体分子化学结构有所不同,对有所不同波长的红外电磁辐射的吸取程度就有所不同,因此,有所不同波长的红外电磁辐射依序照射样品物质时,某些波长的辐射能被样品物质自由选择吸取而消退,产生红外吸收光谱,故当告诉某种物质的红外吸收光谱时,之后能借此取得该物质在红外区的吸取峰。同一种物质有所不同浓度时,在同一吸取峰方位有有所不同的吸取强度,吸取强度与浓度成正比关系。

因此通过检测气体对光的波长和强度的影响,之后可以确认气体的浓度。  根据比尔朗伯定律,输入光强度、输出光强度和气体浓度之间的关系为:  式中为摩尔分子吸收系数;C为待测气体浓度;L为光和气体的起到长度(传感长度)。对上式展开转换得:  通过检测涉及数据就可以获知气体的浓度。图1二氧化碳传感器分析仪结构  红外二氧化碳传感器分析仪结构如图1右图。

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是由红外光源、测量气室、固定式干预滤光镜、光探测器、光调制电路、缩放系统等构成。红外光源使用镍铬丝,其通电冷却后可收到3~10mu;m的红外线,其中包括了4.26mu;m一处CO2气体的强劲吸取峰。在气室中,二氧化碳吸取光源收到特定波长的光,经探测器检测则可表明出有二氧化碳对红外线的吸取情况。

干预滤光镜是固定式的,调节他可转变其通过的光波波段,从而转变探测器观测到信号的高低。红外探测器为薄膜电容,吸取了红外能量后,气体温度增高,造成室内压力减小,电容两极间的距离就要转变,电容值随之转变。CO2气体的浓度愈多大,电容值转变也就愈多大。


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