气体中CO，CO2气体检测方案(光谱部件)

先锋科技Titan Electro-Optics Co.，Ltd. NDIR 法 CO、CO2检测应用介绍 NDIR原理 CO， CO2，CH4 等气体在红外波段都有自己的特征吸收带，通过再吸收带对红外能量的吸收， 可以反映出气体浓度。 表1 几种气体的特征吸收波长 Gas A/um B Gas A/um B 4.28 7.4 7.78 8.2 CO2 4.26 95.5 N2O 4.53 5.7 2.69 1.6 4.50 50.0 SO2 7.34 30.8 NO2 6.18 61.1 8.68 3.5 3.44 2.9 CO 4.67 9.8 CH4 3.31 10.8 4表示吸收带的中心波长。B代表谱带强度(Band Intensi-ty) ，单位是 10-18cm(molecule.cm) 图1 常见气体的特征吸收波长 二、 红外吸收气体传感器工作过程的示意图 1.单通道红外气体分析模块 图2 单通道红外气体分析模块示意图 气体分子扩散进气室，红外光直接照射进气室，照到探测器上。探测器上有4.26um 滤光片，这个波长是 CO2的特性吸收峰，所以只有 CO2分子是会影响到探测器的光强，我们可以通过探测光强的变化值得出 CO2的浓度。到达探测器的光强和CO2浓度成反比关系，高浓度的 CO2比低浓度的吸收更多的红外光。气体对红外线的选择性吸收遵循朗伯-比尔定律：1=l。e-kcl 其中I。 为红外线通过介质前的辐射强度，l为经过介质吸收后的辐射强度， k 为分析组分对辐射波段的红外吸收系数，c为待分析组分的气体浓度，|为光路长度(亦称吸收路径)。由上式可知，光线被吸收的辐射强度是与气体浓度、路径长度和气体吸收系数相关的函数，气体浓度越大，吸收路径越长，损失的辐射强度越大。 整个系统一般包括红外激发光源、样品腔、红外探测器。同时，因为NDIR通常使用的探测器对光强的变化敏感，而对光的绝对强度不敏感，通常需要使用一个调制红外光源。红外光源通过微处理器来脉冲式开和关，使其发生不连续的红外辐射。 2.双通道红外气体分析模块 图3双通道红外气体分析模块示意图 参考通道选用无吸收性质的背景气体。从两室出来的光能量由红外探测器接收，经由电路处理转化为相应的电压差，再进入PC机处理，得到浓度与电压的关系。 三.我们能提供的产品 1.热释电探测器： Pyreos公司和LC公司的热释电红外探测器为气体检测应用专门设计的探测器，该探测器可以根据客户检测的气体不同加装不同红外波段的滤光片，也可以根据客户检测要求提供单元或者多元的探测器。 Pyreos公司探测器 2.PbSe探测器 由于激光器作为红外气体检测的光源使得传感器对于探测器自身的响应速度，响应率以及噪声的要求进一步提高，我公司代理的美国 JUDSON 公司的红外探测器可以满足客户对于高性能探测器的要求。 Model Number Part Number Active Size (mm) Wavelength (um) D*(p，750，1)(min.) (cmHz wi) Blackbody D*(500K，750， 1)(min.) (cmHzw) Responsivity(min.)(V/W) Resistance (M ) TimeConstant (useC) OperatingTemperature (K) StandardPackage CoolerPower (W) J14P Series Room Temperature PbSe PE-0-01 1500501 1x1 3.8-4.0 5x10 5.5x10° 1.5x10° 0.1-2.0 0.5-1.5 298 Plate Cell N/A PE-0-02 1500502 2x2 7.5x10 PE-0-03 1500503 3x3 5x10° J14T0 Series Room Temperature TO Package PbSe PE-0-51 1500526 1x1 3.8-40 5x10 5.5x10° 1.5x10 0.1-2.0 0.5-1.5 298 TO-5 N/A PE-0-52 1500527 2x2 7.5x10° PE-0-53 1500528 3x3 5x10° J14TE Series Thermoelectrically Cooled PbSe PE-1-71 1500529 1x1 4.3-4.5 7x10 9.3x10° 2.5x10 0.2-5.0 3-10 253 Single-StageTO-37 1.3 PE-1-72 1500530 2x2 1x10° PE-1-73 1500531 3x3 6x10° PE-1-81 1500532 1x1 4.3-4.5 7x10 9.3x10° 2.5x10* 0.2-5.0 3-10 253 SingleStageTO-8 1.3 PE-1-82 1500533 2x2 1x10* PE-1-83 1500534 3x3 6x10 PE-2-71 1500535 1x1 44-46 1x101 1.3x10 5x10° 0.4 -10 5-25 233-243 Two-StageTO-37 2.5 PE-2-72 1500536 2x2 3x10* PE-2-73 1500537 3x3 1x10° PE-2-81 1500538 1x1 4.4-46 1x10 1.3x10 5x10° 04-10 5-25 233-243 Two-StageTO-8 2.5 PE-2-82 1500539 2x2 3x10 PE-2-83 1500540 3x3 1x10" PE-3-31 1500544 1x1 46-48 2x10" 3.2x10 1x10° 1.0-35 10-50 208 Three-StageTO-3 4.0 PE-3-32 1500545 2x2 5x10* PE-3-33 1500546 3x3 2.5x10 一、 NDIR原理CO，CO2,CH4等气体在红外波段都有自己的特征吸收带，通过再吸收带对红外能量的吸收，可以反映出气体浓度。图1 常见气体的特征吸收波长二、 红外吸收气体传感器工作过程的示意图单通道红外气体分析模块图2 单通道红外气体分析模块示意图气体分子扩散进气室，红外光直接照射进气室，照到探测器上。探测器上有4.26um滤光片，这个波长是CO2的特性吸收峰，所以只有CO2分子是会影响到探测器的光强，我们可以通过探测光强的变化值得出CO2的浓度。到达探测器的光强和CO2浓度成反比关系，高浓度的CO2比低浓度的吸收更多的红外光。气体对红外线的选择性吸收遵循朗伯- 比尔定律: I = I。e- kcl ,其中I。 为红外线通过介质前的辐射强度, I为经过介质吸收后的辐射强度, k 为分析组分对辐射波段的红外吸收系数, c 为待分析组分的气体浓度, l为光路长度(亦称吸收路径) 。由上式可知,光线被吸收的辐射强度是与气体浓度、路径长度和气体吸收系数相关的函数,气体浓度越大,吸收路径越长, 损失的辐射强度越大。整个系统一般包括红外激发光源、样品腔、红外探测器。同时，因为NDIR通常使用的探测器对光强的变化敏感，而对光的绝对强度不敏感，通常需要使用一个调制红外光源。红外光源通过微处理器来脉冲式开和关，使其发生不连续的红外辐射。2.双通道红外气体分析模块图3 双通道红外气体分析模块示意图参考通道选用无吸收性质的背景气体。从两室出来的光能量由红外探测器接收,经由电路处理转化为相应的电压差,再进入PC机处理,得到浓度与电压的关系。三．我们能提供的产品热释电探测器： Pyreos公司和LC公司的热释电红外探测器为气体检测应用专门设计的探测器，该探测器可以根据客户检测的气体不同加装不同红外波段的滤光片，也可以根据客户检测要求提供单元或者多元的探测器。Pyreos公司探测器2. PbSe探测器由于激光器作为红外气体检测的光源使得传感器对于探测器自身的响应速度，响应率以及噪声的要求进一步提高，我公司代理的美国JUDSON 公司的红外探测器可以满足客户对于高性能探测器的要求。