關(guān)于生產(chǎn)生活中可能用到的二氧化碳傳感器的工作原理解析

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，我們的二氧化碳傳感器也在快速發(fā)展，那么你知道二氧化碳傳感器的詳細(xì)資料解析嗎?接下來(lái)讓小編帶領(lǐng)大家來(lái)詳細(xì)地了解有關(guān)的知識(shí)。

二氧化碳是一種無(wú)色無(wú)味的氣體，是大氣的重要成分之一。作為光合作用的主要反應(yīng)物，二氧化碳的濃度直接關(guān)系到作物的光合效率，決定著作物的生長(zhǎng)發(fā)育、成熟度、抗逆性、品質(zhì)和產(chǎn)量。但是，其含量過(guò)高不僅會(huì)產(chǎn)生溫室效應(yīng)等多種影響，還會(huì)危害人體健康。濃度達(dá)到0.3%時(shí)會(huì)出現(xiàn)明顯的頭痛，達(dá)到4%-5%時(shí)會(huì)出現(xiàn)頭暈。室內(nèi)環(huán)境，尤其是空調(diào)房，是比較封閉的。如果長(zhǎng)時(shí)間不通風(fēng)，二氧化碳濃度會(huì)逐漸升高，對(duì)人體健康有害。根據(jù)2003年實(shí)施的室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，日均二氧化碳含量體積分?jǐn)?shù)標(biāo)準(zhǔn)值不超過(guò)0.1%。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和人民生活水平的日益提高，以及人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，二氧化碳?xì)怏w的定量監(jiān)測(cè)和控制已成為空調(diào)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、汽車(chē)等領(lǐng)域日益增長(zhǎng)的需求。

下面向大家介紹一下二氧化碳傳感器的工作原理。

任何物質(zhì)都有其特有的亮線(xiàn)光譜，以及相應(yīng)的吸收光譜，以及二氧化碳?xì)怏w分子。陶瓷材料晶格的振動(dòng)對(duì)電子的運(yùn)動(dòng)有阻礙作用。隨著溫度升高，晶格振動(dòng)變強(qiáng)，振幅增大，阻礙了電子作用的增強(qiáng)。根據(jù)氣體選擇性吸收理論，當(dāng)光源的發(fā)射波長(zhǎng)與氣體的吸收波長(zhǎng)相匹配時(shí)，就會(huì)發(fā)生共振吸收。吸收強(qiáng)度與氣體濃度有關(guān)。氣體的濃度可以通過(guò)測(cè)量光的吸收強(qiáng)度來(lái)測(cè)量。 .

目前，二氧化碳傳感器的種類(lèi)很多。根據(jù)它們的原理，它們分為熱導(dǎo)率、密度計(jì)、輻射吸收、電導(dǎo)率、化學(xué)吸收、電化學(xué)、色譜、質(zhì)譜、紅外光學(xué)等。

紅外吸收式二氧化碳?xì)怏w傳感器是根據(jù)氣體的吸收光譜隨物質(zhì)不同而不同的原理制成的。二氧化碳傳感器元件通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路控制內(nèi)部紅外燈發(fā)出固定波段的紅外光。被測(cè)氣體被吸收后，紅外光的幅度發(fā)生變化，然后通過(guò)檢測(cè)變化計(jì)算出被測(cè)氣體的濃度，即傳感器元件的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波、放大，并ADC 采集并轉(zhuǎn)換，然后輸入到微處理器。微處理器系統(tǒng)根據(jù)采集到的溫度和壓力進(jìn)行相應(yīng)的溫度和壓力補(bǔ)償處理，最終計(jì)算出待測(cè)二氧化碳濃度值并輸出到顯示設(shè)備。主要有可調(diào)諧二極管激光吸收光譜技術(shù)、光聲光譜技術(shù)、腔增強(qiáng)光譜技術(shù)和非色散紅外光譜技術(shù)。紅外吸收傳感器具有靈敏度高、分析速度快、穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點(diǎn)。

電化學(xué)二氧化碳?xì)怏w傳感器是一種通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)將二氧化碳的濃度(或分壓)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的化學(xué)傳感器。根據(jù)檢測(cè)到的電信號(hào)，電化學(xué)型分為電位型、電流型和電容型。根據(jù)電解質(zhì)形式，有液體電解質(zhì)和固體電解質(zhì)。自1970年代至今，固體電解質(zhì)二氧化碳傳感器一直是科研工作者關(guān)注的焦點(diǎn)。固體電解質(zhì)二氧化碳傳感器的原理是氣敏材料在通過(guò)氣體時(shí)產(chǎn)生離子，從而形成電動(dòng)勢(shì)，通過(guò)測(cè)量電動(dòng)勢(shì)來(lái)測(cè)量氣體體積分?jǐn)?shù)。

利用二氧化碳等氣體的導(dǎo)熱性制成導(dǎo)熱的二氧化碳?xì)怏w傳感器，也是最早用于檢測(cè)二氧化碳的傳感器。但它的靈敏度很低。

聲表面波氣體傳感器在壓電晶體上涂有一層氣敏薄膜，可以選擇性地吸附某種氣體。當(dāng)氣敏薄膜與被測(cè)氣體相互作用時(shí)，氣敏薄膜的薄膜質(zhì)量、粘彈性和電導(dǎo)率等特性的變化引起壓電晶體表面聲波的頻率漂移，從而檢測(cè)到氣體濃度。表面聲波氣體傳感器是一種質(zhì)量敏感的傳感器。此外，石英晶體微天平氣體傳感器的工作原理與表面聲波傳感器相似，也是一種質(zhì)量敏感的傳感器。質(zhì)量敏感傳感器本身對(duì)氣體或蒸汽沒(méi)有選擇性，其作為化學(xué)傳感器的選擇性?xún)H取決于表面涂層材料的性質(zhì)。

半導(dǎo)體二氧化碳?xì)怏w傳感器使用半導(dǎo)體氣體傳感器作為氣體傳感器。金屬氧化物半導(dǎo)體二氧化碳?xì)怏w傳感器具有響應(yīng)速度快、抗環(huán)境能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等特點(diǎn)。

以上就是二氧化碳傳感器的有關(guān)知識(shí)的詳細(xì)解析，需要大家不斷在實(shí)際中積累經(jīng)驗(yàn)，這樣才能設(shè)計(jì)出更好的產(chǎn)品，為我們的社會(huì)更好地發(fā)展。