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紅外氣體傳感器的原理與結構


日期:2025/3/14 13:47:20
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摘要:紅外氣體傳感器的工作原理基于氣體分子對紅外光的吸收特性。不同氣體分子具有獨特的紅外吸收光譜,當紅外光通過氣體時,特定波長的光會被氣體分子吸收,導致光強減弱。傳感器通過檢測光強的變化,可以推算出氣體的濃度。

紅外氣體傳感器的原理與結構

  紅外氣體傳感器的工作原理基于氣體分子對紅外光的吸收特性。不同氣體分子具有獨特的紅外吸收光譜,當紅外光通過氣體時,特定波長的光會被氣體分子吸收,導致光強減弱。傳感器通過檢測光強的變化,可以推算出氣體的濃度。

  紅外吸收光譜
  氣體分子在紅外波段具有特定的吸收峰,這些吸收峰對應于分子內部振動和轉動能級的躍遷。例如,二氧化碳(CO?)在4.26微米處有一個強烈的吸收峰,甲烷(CH?)在3.31微米處也有一個顯著的吸收峰。通過選擇合適波長的紅外光源,可以針對特定氣體進行檢測。

  傳感器的基本結構
  紅外氣體傳感器通常由以下幾個部分組成:

  紅外光源:發射特定波長的紅外光,通常使用紅外發光二極管(IR LED)或激光二極管。

  氣室:氣體樣本通過氣室,紅外光在此與氣體分子相互作用。

  濾光片:選擇性地通過特定波長的光,以匹配目標氣體的吸收峰。

  探測器:檢測通過氣室后的光強,常用的探測器有熱電堆、光電二極管等。

  信號處理電路:將探測器輸出的信號進行處理,計算出氣體濃度。

  檢測原理
  當紅外光通過氣室時,目標氣體會吸收特定波長的光,導致光強減弱。探測器檢測到的光強與氣體濃度成反比。通過測量光強的變化,傳感器可以計算出氣體的濃度。為了提高檢測精度,通常會使用參考波長(不被氣體吸收的波長)進行校準,以消除環境因素(如溫度、濕度)的干擾。
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