红外传感器工作原理简介

红外传感器工作原理简介

二氧化碳气体检测背后的理论

平时我们感受到的白光、紫外、紅外光都是不同频率、波长混合成的光；而单频率、单波长的光即单色光。

光源发射波长范围很宽的光，只有很窄的波段可见（400-800nm）。波长超过800纳米的是红外波长，小于400nm的波长在光谱的紫外区域。

图1.光源的光谱图

气体分子受到红外光束照射时，该物质的分子就要吸收一部分光能量并将其转换成另一种能量，即分子的振动和转动能量。在吸收过程中，分子的振动频率与分子的特性相关，辐射只是在这些频率对应的波长处被吸收。利用这一点可以测量物质对红外辐射的吸收。

非对称又原子和多原子分子气体（如CH4、CO2、CO等）在红外波段均有特征吸收峰，所以具有红外活性的分子可以通过其吸收光谱来差别。也就是说，在特定波长范围内，气体分子对红外辐射的吸收是有选择性的。当红外辐射通过被测气体时，其分子吸收光能量，通过测量入射光与透射光的强度就能测出气体浓度。

红外传感器的特点

红外气体传感器本质上是红外幅射导致探测器温度变化进而是电性能变化的温度传感器，传感过程复杂。要求系统有如下特征：光源必须有稳定的红外幅射；光学腔体物理化学性质稳定；滤光片及红外探测器稳定。这些问题，合理的工艺技术本身能较好的解决，但是制造成本高，导致价格昂贵。

红外气体传感器是通过测量被测气体在特定的红外波段吸收了多少光的能量来计算浓度的。它的好处也很明显。

1. 特异性好，例如CH4的波长是3.3um，CO2的波长在4.25um，CO的波长在4.65um，SF6的波长在10.6um等等。

2. 不会中毒失效。因为和被测气体接触的只有光，所以没有化学反应，所以不会中毒失效。

3. 不需要氧气参与。催化燃烧，电化学，金属氧化物半导体传感器，基本上是需要氧气参与氧化还原反应的。而红外气体传感器不需要氧气参与。

4. 高低浓度都能测。绝大多数的气体传感器比较适合测低浓度，而红外气体传感器可以测从ppm到百分比浓度。

5. 长期稳定性好。红外气体传感器没有损耗物质，只有红外光源在闪烁，所以寿命可以达到3—5年，甚至更长。

红外二氧化碳传感器的应用

英璋公司红外气体传感器是基于非色散红外（NDIR）原理设计的智能型微型气体传感器，它利用气体对特定红外光谱的吸收特性进行浓度测量，选择性好，无氧气依赖性和催化传感器的中毒现象，寿命长，准确度高，性能稳定。该传感器具有模拟和数字两种信号输出接口，能直接输出经线性化处理和温度补偿的气体浓度值信号，更易于使用。

该红外传感器由英璋公司自主研发，通过将成熟的红外吸收气体检测技术与微型机械加工、精良电路设计、智能软件紧密结合，设计加工制作出一款小巧型高性能红外传感器。该传感器操作方便、测试准确、工作可靠，可用于医疗、环境监测、通风系统、冷库等场所，适用于工业现场或实验室测量等不同要求。