二氧化碳氣體檢測背后的理論

光源發射波長范圍很寬的光。只有很窄的波段可見（400-800nm）。波長超過800納米的是紅外波長。小于400nm的波長在光譜的紫外區域。

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圖1.光源的光譜圖

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當光源暴露于含有二氧化碳的氣體中，來自光譜紅外區域的能量被氣體吸收。能量影響二氧化碳分子的物理性質。

二氧化碳分子由一個碳原子和兩個氧原子組成。如圖所示，兩個氧原子通過雙鍵與碳原子化學連接。

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圖2.二氧化碳分子

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當這個分子吸收能量時，原子相互作用。吸收的能量使原子振動和旋轉。光源所需的振動能量和旋轉能量是波長特定的。因為碳氧雙鍵在二氧化碳中非常普遍，我們可以關注引起振動相互作用的波長。

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圖3.碳和氧分子之間的振動相互作用

上圖顯示了紅外光被吸收時，碳和氧分子之間的相互作用。碳原子在兩個氧原子之間振動。氣流吸收的光量與氣流中的二氧化碳含量成正比。

紅外二氧化碳傳感器工作原理

當光通過含有二氧化碳的氣流時，氣體從特定波長的光中吸收能量。剩余的光被過濾到特定于二氧化碳的波長。測量特定波長下剩余的光量。吸收的光量與氣流中存在的二氧化碳量成正比，因此能夠準確測量二氧化碳。

上海高傳電子的紅外二氧化碳傳感器模組是單光束、雙波長溫度補償傳感器。它包括一個紅外線燈光源和熱釋電探測器。氣體流經帶有藍寶石窗口的光池。

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二氧化碳檢測原理

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兩個光學濾波器安裝在探測器表面。選擇一個過濾器，以通過特定于二氧化碳的紅外光（測量過濾器）。第二個過濾器是參考過濾器。未被二氧化碳吸收的波長的光通過參考濾光片。兩個濾光片之間的光量差提供了二氧化碳吸收的能量（光量）。

傳感器產生的信號是非線性的。該信號被送入二氧化碳傳感器模組的MCU，在電路中進行線性化，并將二氧化碳濃度轉化成數字和模擬量輸出。

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紅外二氧化碳傳感器的校準

傳感器需要兩點校準。首先，傳感器模組出廠前是經過校準和溫度補償的。但是由于傳感器不定期的漂移屬性，因此用戶使用紅外二氧化碳傳感器時必須調零。集成系統后用氮氣校準零點，用CO2標準氣校準量程點，從而保證去量程的精度。

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紅外二氧化碳傳感器的應用

上海高傳電子的INFC300系列紅外CO2傳感器根據應用情況，可以出廠設定PPM級和百分比量程，滿足大多數工業過程中二氧化碳濃度的檢測要求。

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INFC300

由此傳感器制造的紅外氣體分析儀可用于測量氣體或氣體混合物中0-100%的二氧化碳含量。用于工業氣體生產商、工業氣體用戶和安全監測。