Dağılmayan kızılötesi sensör - Nondispersive infrared sensor
Bir nondispersive kızılötesi sensör (ya da sensörler, ) basit bir spektroskopik sensör genellikle bir şekilde kullanılan gaz detektörü . Geniş bantlı ışığı gaz algılamaya uygun dar bir spektruma ayırmak için (bir monokromatör gibi) hiçbir dağıtıcı elemanın (örneğin , diğer spektrometrelerde sıklıkla bulunduğu gibi bir prizma veya kırınım ızgarası ) kullanılmaması gerçeğinde dağıtıcı değildir . NDIR sensörlerinin çoğu, ilgilenilen gazın absorpsiyon bölgesi ile örtüşen dar bantlı bir spektral bölge seçmek için geniş bantlı bir lamba kaynağı ve bir optik filtre kullanır. Bu bağlamda dar 50-300nm bant genişliği olabilir. Modern NDIR sensörleri, optik filtreli veya optik filtresiz Mikroelektromekanik sistemler (MEM'ler) veya orta IR LED kaynakları kullanabilir .
Prensip
Bir NDIR sensörünün ana bileşenleri bir kızılötesi (IR) kaynağı (lamba), bir numune odası veya ışık tüpü , bir ışık filtresi ve bir kızılötesi dedektördür . IR ışığı, numune odasından dedektöre doğru yönlendirilir. Paralel olarak, kapalı bir referans gazı, tipik olarak nitrojen içeren başka bir oda vardır . Numune odasındaki gaz , Beer-Lambert yasasına göre belirli dalga boylarının absorpsiyonuna neden olur ve bu dalga boylarının zayıflaması, gaz konsantrasyonunu belirlemek için dedektör tarafından ölçülür. Dedektörün önünde, seçilen gaz moleküllerinin emebileceği dalga boyu dışındaki tüm ışığı ortadan kaldıran bir optik filtre bulunur .
İdeal olarak, diğer gaz molekülleri bu dalga boyunda ışığı emmez ve dedektöre ulaşan ışık miktarını etkilemez, ancak bazı çapraz duyarlılık kaçınılmazdır. Örneğin, IR alanındaki birçok ölçüm H 2 O'ya çapraz duyarlıdır, bu nedenle CO 2 , SO 2 ve NO 2 gibi gazlar genellikle düşük konsantrasyonlarda çapraz duyarlılığı başlatır.
Kaynaktan gelen IR sinyali , termal arka plan sinyallerinin istenen sinyalden dengelenebilmesi için genellikle kesilir veya modüle edilir.
Karbondioksit için NDIR sensörleriyle genellikle ısıtma, havalandırma ve klima (HVAC) ünitelerinde karşılaşılır.
Bireysel sensörler veya dönen bir tekerlek üzerinde birden fazla filtreli konfigürasyonlar, seçilen birkaç dalga boyunda eşzamanlı ölçüme izin verir.
Daha karmaşık bir teknoloji olan Fourier transform kızılötesi spektroskopisi (FTIR), spektrumun geniş bir bölümünü tarayarak birçok emici türü aynı anda ölçer.
Araştırma
NDIR sensörlerinin sorunlarından biri, büyük boyutları ve yüksek maliyetleridir, bu da onları diğer sistemlere entegre edilmiş gömülü uygulamalar için uygun hale getirmez. Mikroelektromekanik sistemlere (MEMS) dayalı minyatür IR kaynakları, 2006'dan beri NDIR sistemlerine deneysel olarak uygulanmaktadır ve 2016'dan beri faydalıdır. MEMS emisyonunun düşük enerjisi, kilitleme amplifikasyonuna dayalı hassas bir dedektör devresinin gerekli olduğu anlamına gelir. Diğer kullanışlı dedektörler, IR-gaz etkileşimlerini algılamak için bir MEMS mikrofonu kullanan foto akustik gaz sensörünü içerir.
Gazlar ve algılama dalga boyları
Gazların belirli bir algılama dalga boyu yoktur, bunun yerine IR spektrumunun tipik olarak binlerce yakın aralıklı absorpsiyon çizgisinin olduğu bölgeleri vardır. Daha fazla bilgi için Hitran veritabanına bakın .
- O 2 - 0.763 μm
- CO 2 - 4,26 μm, 2,7 μm, yaklaşık 13 μm
- karbon monoksit - 4,67 μm, 1,55 μm, 2,33 μm, 4,6 μm, 4,8 μm, 5,9 μm
- NO - 5.3 um, NO 2 NO azaltılmalıdır ve daha sonra NOx olarak birlikte ölçülür; NO ayrıca 195-230 nm'de ultraviyole absorbe NO 2 350-450 nm'de ölçülür; NO durumlarda 2 içeriğinin düşük olduğu bilinir, genellikle göz ardı edilir ve ancak HAYIR ölçülür; ayrıca, 1.8 um
- NO 2 - 6.17-6.43 μm, 15.4-16,3 μm, 496 nm
- N 2 O - 7,73 μm (NO 2 ve SO 2 karışır), 1,52 μm, 4,3 μm, 4,4 μm, yaklaşık 8 μm
- HNO 3 - 5,81 μm
- NH 3 - 2,25 μm, 3,03 μm, 5,7 μm
- H 2 S - 1,57 μm, 3,72 μm, 3,83 μm
- SO 2 - 7,35 μm, 19,25 μm
- HF - 1.27 μm, 1.33 μm
- HCl - 3.4 um
- HBr - 1,34 μm, 3,77 μm
- YÜKSEK - 4.39 um
- hidrokarbonlar - 3.3-3.5 μm, CH bağı titreşimi
- CH 4 - 3.33 um,7,91 ± 0,16 μm ayrıca kullanılabilir, 1,3 μm, 1,65 μm, 2,3 μm, 3,2-3,5 μm, yaklaşık 7,7 μm
- Cı- 2 , H 2 - olduğu 3.07 um
- Cı- 3 , H 8 - olduğu 1.68 um, 3.3 um
- CH 3 Cı - 3.29 um
- H 2 O - 1,94 μm, 2,9 μm (CO 2 müdahale eder), 5.78 ± 0.18 um da CO ortadan kaldırmak için kullanılabilir 2 girişim, 1.3 um, 1.4 um, 1.8 um
- O 3 - 9.0 μm, ayrıca 254 nm (UV)
- H 2 O 2 - 7.79 μm
- alkol karışımları - 9,5 ± 0,45 μm
- HCHO - 3.6 um
- HCOOH - 8.98 um
- COS - 4.87 μm
Uygulamalar
Referanslar
Dış bağlantılar
- NDIR ve CO2 Sensörlerinin Açıklaması , Gaz Dedektörü Ansiklopedisi, Edaphic Bilimsel Bilgi Tabanı
- NDIR Gaz Sensörü Lamba Seçimi Uygulama Notları
- Benzinli egzoz için NDIR Teknolojisi
- İçten yanmalı motor egzozunda CO&CO 2 için NDIR dedektörleri