作為大氣中的重要組成部分之一，CO2與人類的生產(chǎn)生活密不可分。由于人類活動(dòng)的影響，CO2在空氣中的含量已從三十年前的280ppm左右上升至約410ppm。一方面，過高的CO2濃度引起溫室效應(yīng)，造成全球氣溫逐年升高，而且室內(nèi)CO2濃度過高會(huì)影響人們呼吸的舒適性甚至身體健康；另一方面，CO2在智慧農(nóng)業(yè)、化工等行業(yè)中有著重要的地位，成為農(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中必不可少的組成部分。因此，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)CO2濃度的監(jiān)測(cè)和控制已經(jīng)成為日益增長(zhǎng)的需求，二氧化碳傳感器在新風(fēng)、農(nóng)業(yè)、化工等行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，對(duì)測(cè)量精度、使用壽命等指標(biāo)的要求也不斷提升。

檢測(cè)CO2濃度的方法有很多：

1．傳統(tǒng)的化學(xué)滴定法速度慢，精度低，已基本不再被使用；

2．半導(dǎo)體、電化學(xué)、電容法等均是根據(jù)CO2與化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)后，通過電信號(hào)的變化來測(cè)量。此類方法反應(yīng)快，靈敏度高，但產(chǎn)品壽命短，穩(wěn)定性和抗干擾性差，不能滿足對(duì)檢測(cè)精度要求高的應(yīng)用需求。

3．紅外光吸收技術(shù)是基于比爾－朗伯定律，利用不同氣體對(duì)紅外輻射有著不同的吸收光譜，吸收強(qiáng)度與氣體濃度有關(guān)的原理來檢測(cè)CO2濃度，此方法精度高，測(cè)量范圍寬，選擇性和穩(wěn)定性好，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)測(cè)量，批量生產(chǎn)造價(jià)低廉。

4．在紅外光吸收技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的可調(diào)制激光二極管吸收光譜技術(shù)，以及氣相色譜法，均能實(shí)現(xiàn)超高精度和超高分辨率的檢測(cè)，但此類技術(shù)設(shè)備昂貴，操作復(fù)雜，基本只用于科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)中。

綜上來看，二氧化碳傳感器采用光學(xué)法更加適合絕大部分民用及工業(yè)安全領(lǐng)域的CO2測(cè)定。

基于紅外光吸收技術(shù)的CO2傳感器一般由紅外輻射源（白熾燈或者紅外LED），測(cè)量氣樣室，波長(zhǎng)選擇裝置（濾光片），紅外探測(cè)裝置（如熱電探測(cè)器，熱電池）組成。如果氣體吸收譜線在入射光譜范圍內(nèi)，那么紅外輻射透過被測(cè)氣體后，在相應(yīng)譜線處就會(huì)發(fā)生能量的衰減，未被吸收的輻射被探頭測(cè)出，通過測(cè)量該譜線處能量的衰減量來得知被測(cè)氣體濃度。由于紅外光源不是來自復(fù)合光的分離，因此該技術(shù)也稱為非分光紅外技術(shù)（NDIR）。CO2的吸收光譜中，在4．26μm的波長(zhǎng)處吸收率最高，而且空氣中其他氣體如水蒸氣，NOx，SO2等成分的吸收光譜中，在此波長(zhǎng)處幾乎不吸收，因此以4．26μm作為檢測(cè)波長(zhǎng)，檢測(cè)更容易實(shí)現(xiàn)。

NDIR技術(shù)可分為直接檢測(cè)法（單通道）和差分法（雙通道）兩大類，直接檢測(cè)法的基本組成如下：

基于該系統(tǒng)的單通道二氧化碳傳感器，由一個(gè)紅外光源，一個(gè)檢測(cè)氣室，一個(gè)濾波片，一個(gè)紅外探測(cè)器以及其他相應(yīng)的光路和電路系統(tǒng)組成。這種單通道結(jié)構(gòu)的二氧化碳傳感器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，但容易受其他因素的干擾，特別是光源老化或者工作環(huán)境變化造成發(fā)出的紅外光原始信號(hào)變化，造成基線漂移，因此需要在使用過程中尋找合適的環(huán)境定期校準(zhǔn)。

差分檢測(cè)法實(shí)現(xiàn)的方式有很多種，當(dāng)前使用較多的是單光源雙光路法，其基本組成如下：

四方光電的雙通道二氧化碳傳感器，由一個(gè)紅外光源，一個(gè)檢測(cè)氣室，兩個(gè)濾波片，兩個(gè)紅外探測(cè)器以及其他相應(yīng)的光路和電路系統(tǒng)組成。這種雙通道結(jié)構(gòu)的二氧化碳傳感器，除了有一個(gè)檢測(cè)通道波長(zhǎng)，另外還有一個(gè)參照通道波長(zhǎng)（不被CO2吸收）的紅外光通過濾光片。參照通道到達(dá)探測(cè)器的紅外光強(qiáng)度不隨CO2濃度而變化，通過對(duì)比兩通道的信號(hào)強(qiáng)度來折算CO2濃度。該方法中避免了原始光信號(hào)變化的干擾，基線漂移極少，精度高，但相比直接檢測(cè)法的單通道二氧化碳傳感器，多了一個(gè)成本較高的紅外探測(cè)器和濾光片，因此用戶需要支付的成本更高，一般推薦給沒有新鮮空氣進(jìn)行自校準(zhǔn)的使用場(chǎng)景，比如細(xì)胞培養(yǎng)箱，蘑菇房，管道測(cè)量等，而一般的家用住宅，商用樓宇，由于一段時(shí)間內(nèi)房間內(nèi)的空氣會(huì)進(jìn)行置換，二氧化碳傳感器具有自校準(zhǔn)的條件，所以沒必要給客戶推薦更昂貴的雙通道二氧化碳傳感器。這里往往很多二氧化碳傳感器的商家喜歡用精度更高來誤導(dǎo)用戶，選擇了錯(cuò)誤的產(chǎn)品。

四方光電基于多年NDIR技術(shù)的積累，創(chuàng)新性的開發(fā)出一款既具備雙通道二氧化碳傳感器的精度性能表現(xiàn)，又對(duì)標(biāo)單通道二氧化碳傳感器價(jià)格的雙光源二氧化碳傳感器－CM1109．，其開創(chuàng)性主要為基于雙光源的光路設(shè)計(jì)，差分補(bǔ)償技術(shù)，以及與已掌握的溫濕度修正算法的有效結(jié)合。

四方光電的雙光源二氧化碳傳感器，由兩個(gè)光源，一個(gè)檢測(cè)氣室，一個(gè)濾光片，一個(gè)紅外探測(cè)器以及其他相應(yīng)的光路和電路系統(tǒng)組成，兩個(gè)光源交替工作，紅外探測(cè)器交替接收來自兩光源的信號(hào)。其中工作通道光源發(fā)出的紅外光在氣室中被CO2吸收后，經(jīng)濾光片到達(dá)紅外探測(cè)器；參照通道的光源離濾波片很近，其發(fā)出的紅外光基本不被吸收而衰減，通過兩通道的信號(hào)強(qiáng)度折算CO2濃度。

雙光源NDIR技術(shù)相比直接檢測(cè)法，因?yàn)橛袇⒄胀ǖ溃虼嘶€漂移極小，精度高；相比常規(guī)的雙波長(zhǎng)差分法，減少了一個(gè)濾波片和一個(gè)紅外探測(cè)器，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品性能和成本的高度融合。基于雙光源發(fā)明專利技術(shù)的二氧化碳傳感器－CM1109的成功量產(chǎn)，是四方光電多年堅(jiān)持不斷創(chuàng)新研發(fā)的努力結(jié)果。

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