红外吸收型气体传感器详解
线型光束可燃气体探测器原理
线型光束可燃气体探测器原理
一般而言，线型光束可燃气体探测器由光源、反射器、接收器、信号处理器和报警器等组成。
光源通常采用波长为4.4微米和4.65微米的红外线光源，这两种波长分别与甲烷分子和乙烷分子的吸收峰相对应。
在光源的照射下，光束通过一系列的反射器后，被接收器接收并转化为电信号。
当空气中有可燃气体存在时，它会吸收红外光而使光线减弱。
通过测量光线减弱量，就可以计算出可燃气体的浓度。
为了提高检测的精度，该仪器还可以根据需要使用多个波长的红外线光源。
该仪器还配备有信号处理器和报警器，当检测到可燃气体浓度超过设定阈值时，会发出报警信号，提示人们及时采取措施。
总的来说，线型光束可燃气体探测器通过红外线光源的吸收特性，对空气中的可燃气体进行检测，具有便携、灵敏、可靠等特点。
在今后的工业生产中，其应用范围将会更加广泛。
《气体传感器简介》课件
3
应用扩展
气体传感器的应用领域将继续扩展，包括环境监测、工业控制等。
气体传感器的原理
1 热导法传感器
通过测量气体导热性的变化来检测气体的存在和浓度。
2 电化学传感器
使用电化学反应来测量气体浓度，常用于汽车尾气传感器等应用。
3 红外线吸收传感器
利用气体对特定波长的红外线的吸收程度来检测气体的存在和浓度。
气体传感器的应用
汽车尾气传感器
用于监测和控制汽车尾气中的有害气体排放，以保护环境和人类健康。
《气体传感器简介》PPT 课件
欢迎来到《气体传感器简介》的课件！在这个课程中，我们将介绍气体传感 器的定义、原理、应用、性能参数、优劣势以及发展前景。
什么是气体传感器
定义
气体传感器是一种能够检测和测量环境中气体浓度的设备，用于监测和控制气体的存在和浓 度。
种类
气体传感器有许多不同的种类，包括热导法传感器、电化学传感器和红外线吸收传感器。
3 响应时间
指传感器从检测到气体存 在到产生反应的时间，响 应时间越短越好。
气体传感器的优劣势
优势
高灵敏度、实时监测、易于集成、可靠性高。
劣势
受环境影响、有一定的误差、成本较高。
气体传感器的术，实现气体传感器的智能监测和远程控制。
2
新型气体传感器的研究
不断研发新的气体传感器，提高传感器的性能和应用范围。
家庭燃气泄露传感器
用于检测家庭燃气泄露，及时发现并避免发生火灾和爆炸事故。
空气质量监测传感器
用于测量和监测空气中的有害气体浓度，帮助改善城市空气质量。
气体传感器的性能参数
1 灵敏度
2 工作温度范围
指传感器对气体浓度变化 的敏感程度，越高表示越 容易检测到低浓度的气体。
红外吸收型气体传感器详解课件
非接触式测量
红外吸收型气体传感器采用非接 触式测量方式，无需直接接触被 测气体，降低了对传感器的腐蚀 和污染。
长期稳定性
由于红外光源和探测器寿命长， 红外吸收型气体传感器具有较好 的长期稳定性。
03
红外吸收型气体传感器的 技术特点
高灵敏度与选择性
红外吸收型气体传感器利用特定 气体对红外光的吸收特性，通过 测量红外光的吸收程度来检测气 体浓度。这种传感器具有高灵敏 度和选择性，能够准确检测低浓 度的目标气体，同时避免其他气 体的干扰。
传感器通常采用温度补偿和湿度 补偿技术，以适应环境温度和湿 度的变化，确保检测结果的准确
性。
此外，红外吸收型气体传感器还 具有较好的抗干扰能力，能够在 存在其他光源或电磁干扰的环境
中稳定工作。
04
红外吸收型气体传感器的 应用实例
在环保监测领域的应用
空气质量监测
用于检测大气中的有害气体，如二氧化硫、氮氧化物等，以评估空气质量状况。
红外吸收型气体传感 器详解
xx年xx月xx日
• 红外吸收型气体传感器概述 • 红外吸收型气体传感器的工作原
目录
• 红外吸收型气体传感器的技术特
• 红外吸收型气体传感器的应用实
• 红外吸收型气体传感器的挑战与 发展趋势
• 红外吸收型气体传感器的实际应 用案例分析
目录
01
红外吸收型气体传感器概 述
成本高昂
目前红外吸收型气体传感器的制造成本较高，限制了其在某些领域 的应用。
技术发展趋势
1 2 3
高灵敏度与高选择性 通过改进材料和优化结构设计，提高传感器的灵 敏度和选择性，使其能够准确检测和区分不同气 体。
微型化与集成化 随着微纳加工技术的发展，红外吸收型气体传感 器正朝着更小尺寸、更高集成度的方向发展。
红外气体检测分析原理
红外气体检测分析原理红外气体检测原理与气体分析仪红外线气体分析仪，是利用红外线进行气体分析。
它基于待分析组分的浓度不同，吸收的辐射能不同．剩下的辐射能使得检测器里的温度升高不同，动片薄膜两边所受的压力不同，从而产生一个电容检测器的电号。
这样，就可间接测量出待分析组分浓度。
１．比尔定律红外线气体分析仪是根据比尔定律制成的。
假定被测气体为一个无限薄的平面．强度为k的红外线垂直穿透它，则能量衰减的量为：I=I0e-KCL(比尔定律)式中：I--被介质吸收的辐射强度；I0--红外线通过介质前的辐射强度；K--待分析组分对辐射波段的吸收系数；C--待分析组分的气体浓度；L--气室长度(赦测气体层的厚度)对于一台制造好了的红外线气体分析仪，其测量组分已定，即待分析组分对辐射波段的吸收系数k一定；红外光源已定，即红外线通过介质前的辐射强度I0一定；气室长度L一定。
从比尔定律可以看出：通过测量辐射能量的衰减I，就可确定待分析组分的浓度C了。
２．分析检测原理红外线气体分析仪由两个独立的光源分别产生两束红外线，该射线束分别经过调制器，成为5Hz的射线。
根据实际需要，射线可通过一滤光镜减少背景气体中其它吸收红外线的气体组分的干扰。
红外线穿过两个气室，一个是充满连续流动的待测气体的测量室，另一个是充满不吸收背景气体的参考室。
工作时，测量室内待测气体浓度变化时，吸收的红外光量相应变化，而参考光束(参考室光束)的光量不变。
来自两个腔室的光量差通过探测器，使探测器产生压力差，成为电容探测器的电号。
该号经号调理电路放大后，送至主控制器的显示器和crt显示器。
输出号的大小与被测成分的浓度成正比。
我们所用的检测器是薄膜微音器。
接收室内充以样气中的待测组分，两个接收室中间用一个薄的金属膜隔开，在两测压力不同时膜片可以变形产生位移，膜片的一侧放一个固定的圆盘型电极。
可动膜片与固定电极构成了一个电容变进器的两极。
整个结构保持严格的密封，两接收气室内的气体为动片薄膜隔开，但在结构上安置一个大小为百分之几毫米的小孔，以使两边的气体静态平衡。
气体检测器原理
气体检测器原理
气体检测器是一种用于检测和测量环境中存在的气体浓度的设备。
其原理主要基于气体与传感器之间的相互作用。
常见的气体传感器包括电化学传感器、红外传感器、半导体传感器和光学传感器等。
1. 电化学传感器原理：电化学传感器利用气体与电极之间的化学反应来检测气体浓度。
当目标气体与电极表面发生反应时，会产生电流或电压变化。
这种变化经过放大和处理后，可以转化为气体浓度的数值。
2. 红外传感器原理：红外传感器通过检测气体吸收红外光的特性来测量气体浓度。
红外光经过被测气体后，被吸收的光谱特征将与气体浓度成正比。
通过测量红外光谱吸收的强度，可以确定气体的浓度。
3. 半导体传感器原理：半导体传感器利用被测气体与半导体材料之间的相互作用来测量气体浓度。
当气体与半导体材料接触后，气体分子将与半导体表面发生化学反应，导致电阻变化。
通过测量电阻变化，可以确定气体的浓度。
4. 光学传感器原理：光学传感器利用被测气体对光的散射或吸收特性来测量气体浓度。
光学传感器发射特定波长的光，在气体中传播并与气体分子发生相互作用。
通过测量传感器接收到的光的强度变化，可以确定气体的浓度。
总之，不同类型的气体检测器在原理上有所差异，但它们都依赖于气体与传感器之间的相互作用来测量气体浓度。
这些传感器将气体信号转化为电信号，经过适配器和处理器处理后，输出气体浓度的数值，以供分析和监测使用。
气动型探测器
（2）气动型探测器
1.简介
气动型探测器（又称“高莱管”），是高莱1947年发明的，属于红外探测器中的热敏型，其实物如图1所示。
图1.气动型探测器
2.工作原理
利用气体吸收红外辐射后温度升高、体积增大的特性来反映红外辐射的强弱。
其结构原理如下图2所示。
红外辐射通过凸透镜11、红外窗口2照射到吸收薄膜3上，此薄膜将吸收的能量传送到气室4内，气体温度升高，气压增大，致使镀银的柔性镜5膨胀。
在气室的另一边，来自光源8的可见光通过透镜12、栅状光阑6、柔镜5右侧反射镜、反射镜9透射到光电管10上。
当柔性镜因气体压力增大而移动时，栅状图像与栅状光阑发生相对位移，使落到光电管上的光量发生变化，光电管的输出信号反映了红外辐射的强弱。
其中，薄膜3采用了低热容量的薄膜，保证将吸收的热能传递给气体。
图2.气动探测器
1-红外辐射 2-透红外窗口 3-吸收薄膜 4-气室 5-柔镜
6-光阑7-光栅图像 8-可见光源 9-反射镜 10-光电管 11-红外透镜 12-光学透镜
高莱气动型探测器的设计思想是这样的：当没有红外辐射入射时，上半边光栅的不透光的栅线刚好成像到下半边光栅透光的栅线上，而上半边的透光栅线刚好成像到下半边光栅不透光栅线上，于是没有光量透过下半光栅射到光电探测器上，因此输出就过就是零。
3.优缺点
气动型探测器具有灵敏度高，性能稳定的优点，其使用的调制频率比较低，一般小于20Hz，光谱响应波段很宽，从可见光到微波，范围较广，能探测弱光。
但是这种探测器时间响应慢，约为15ms，一般用于实验室内，应用于光谱仪器中，作为其他红外器件的标定基准。
气体滤波相关红外吸收法测co的原理
气体滤波相关红外吸收法测co的原理
气体滤波相关红外吸收法是一种常用的测量CO浓度的方法。
其原理是利用红外线的特性，通过对样品气体进行滤波和相关处理，测量样品中CO的吸收强度，从而得到CO浓度。
在气体滤波相关红外吸收法中，首先需要将样品气体通过一个滤光片，将不需要的波长滤掉，只留下与CO吸收有关的波长。
然后，将滤光片后的光线照射到样品气体中，CO分子会吸收特定波长的红外线，使得光线强度发生变化。
这种变化可以通过检测器进行测量，并转化为CO浓度。
为了提高测量的精度和准确性，气体滤波相关红外吸收法还需要进行相关处理。
这种处理可以消除光源和检测器的漂移，以及样品气体中其他成分对CO吸收的影响。
具体来说，相关处理是通过将样品气体与参考气体进行比较，得到CO吸收的实际值。
这种方法可以消除光源和检测器的漂移，同时还可以消除样品气体中其他成分对CO吸收的影响。
总的来说，气体滤波相关红外吸收法是一种简单、快速、准确的测量CO浓度的方法。
它可以应用于各种场合，如工业生产、环境监测、医疗诊断等。
同时，该方法还可以与其他技术相结合，如气相色谱、质谱等，以提高测量的精度和准确性。
光学气体传感器检测原理
光学气体传感器是一种利用光学原理来检测环境中特定气体浓度的传感器。
其工作原理通常基于吸收光谱或散射光谱的变化。
下面介绍两种常见的光学气体传感器检测原理：
1.吸收光谱原理：
在吸收光谱原理中，传感器使用特定波长的光源通过待测气体进行照射。
目标气体分子会吸收特定波长的光，导致光强度的减弱。
通过测量被吸收的光的强度变化，可以确定气体的浓度。
这种技术通常使用红外（IR）光谱或紫外-可见（UV-VIS）光谱。
2.散射光谱原理：
在散射光谱原理中，传感器使用特定波长的光源照射待测气体。
目标气体分子与光发生散射，产生散射光。
通过测量散射光的强度和角度分布，可以确定气体的浓度。
这种技术通常使用拉曼光谱或激光散射光谱。
无论是吸收光谱还是散射光谱原理，传感器通常包括光源、光学透过系统、气体样品室和光检测器。
光学透过系统用于引导光线通过气体样品以及将散射或吸收的光转化为电信号。
光检测器则将光信号转换为电信号进行测量和分析。
要实现特定气体的检测，传感器需要根据目标气体的吸收或散射特性选择合适的光源波长，并校准传感器以确定与气体浓度的关系。
此外，温度、湿度等环境因素也会对光学气体传感器的性能产生影响，因此在应用中需要进行合适的补偿和校准。
总体而言，光学气体传感器通过测量气体对特定波长光的吸收或散射来实现快速、灵敏和可靠的气体浓度检测。
这种传感器通常用于环境监测、工业安全、空气质量检测和气体流程控制等领域。
深度解析红外传感器
深度解析红外传感器宇宙间的任何物体只要其温度超过零度就能产生红外辐射，事实上同可见光一样，其辐射能够进行折射和反射，这样便产生了红外技术，利用红外光探测器因其独有的优越性而得到广泛的重视，并在军事和民用领域得到了广泛的应用。
军事上，红外探测用于制导、火控跟踪、警戒、目标侦查、武器热瞄准器、舰船导航等；在民用领域，广泛应用与工业设备监控、安全监视、救灾、遥感、交通管理以及医学诊断技术等。
在科技高度发达的今天，自动控制和自动检测在人们的日常生活和工业控制所占的比例也越来越重，使人们的生活越来越舒适，工业生产的效率越来越高。
而传感器是自动控制中的重要组成部件，是信息采集系统的重要部件，通过传感器将感受或响应的被测量转换成适合输送或检测的信号（一般为电信号），再利用计算机或者电路设备对传感器输出的信号进行处理从而达到自动控制的功能，由于传感器的响应时间一般都比较短，所以可以通过计算机系统对工业生产进行实时控制。
红外传感器是传感器中常见的一类，由于红外传感器是检测红外辐射的一类传感器，而自然界中任何物体只要其稳定高于绝对零度都将对外辐射红外能量，所以红外传感器称为非常实用的一类传感器，利用红外传感器可以设计出很多实用的传感器模块，如红外测温仪，红外成像仪，红外人体探测报警器，自动门控制系统等。
红外传感器定义红外线传感器是用红外线的物理性质来进行测量的传感器。
红外线又称红外光，它具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。
它是一种不可见光，其光谱位于可见光中红色以外，所以称红外线。
工程上把红外线占据在电磁波谱中的位置（波段）分为：近红外、中红外、远红外、极远红外四个波段。
任何物质，只要它本身具有一定的温度（高于绝对零度），都能辐射红外线。
红外传感器的测量基础原理首先了解一下红外光。
红外光是太阳光谱的一部分，红外光的最大特点就是具有光热效应，辐射热量，它是光谱中最大光热效应区。
红外光一种不可见光，与所有电磁波一样，具有反射、折射、散射、干涉、吸收等性质。
红外二氧化碳传感器MH
红外二氧化碳传感器MH-410D用于红外线CO2检测生产厂家：郑州炜盛电子科技有限公司MH-410D 红外二氧化碳气体传感器是通用型、智能型、微型传感器，该传感器利用非色散红外（NDIR）原理对空气中存在的CO2进行探测，具有很好的选择性，无氧气依赖性，性能稳定、寿命长。
内置温度传感器，可进行温度补偿。
该传感器使用方便，具备有完整的气体探测、模拟电压信号输出和串口通信功能；可直接用来替代催化燃烧元件，广泛应用于存在可燃性、爆炸性气体的各种场合。
价格在1000左右。
MH-410D 红外二氧化碳气体传感器原理是根据CO2对特定波段红外辐射的吸收作用，使透过测量室的辐射能量减弱，减弱的程度取决于被测CO2气体中的CO2含量。
MH-410D 红外二氧化碳气体传感器基本特征：检测气体二氧化碳工作电压 4.5~5.5V dc工作电流75~85mA测量范围0~5%vol（0~100%vol范围内可选）输出信号范围0.4~2V dc分辨率1%FSD预热时间90s响应时间T90<30s重复性零点< ±100ppm SPAN <±500ppm长期漂移零点< ±300ppm/月SPAN < ±500ppm/月温度范围-20°C ~50°C湿度范围0~95%RH寿命>5年尺寸 20mm×16.6mm（直径×高）重量 15g结构尺寸如下图所示：MH-410D 红外二氧化碳气体传感器成品图：发展趋势：红外气体传感器及仪器适用于监测各种易燃易爆、二氧化碳气体，具有精度高、选择性好、可靠性高、不中毒、不依赖于氧气、受环境干扰因素较小、寿命长等显著优点。
这些优点将导致电化学、红外原理的气体检测仪器占领更广泛的行业高端市场，并在未来逐步成为市场主流。
应用领域：1)石油、化工、发电厂、冶金焦碳等工业过程控制；2)大气及污染源排放监测等环保领域；3)饭店、大型会议中心等公共场所的空气监测；4)农业、医疗卫生和科研等领域。
红外气体吸收光谱
红外气体吸收光谱
红外气体吸收光谱是一种通过测量气体对红外辐射的吸收特性来分析气体成分的方法。
红外光谱波长范围通常从近红外到远红外，大约为0.78微米到1000微米。
在这个波长范围内，分子的振动和转动等内部模式可以与红外辐射进行相互作用。
当红外辐射通过气体时，气体分子会吸收特定波长的红外光，从而改变其分子内部的振动和转动能级。
根据气体分子吸收的特定波长和强度，可以确定气体的成分和浓度。
红外气体吸收光谱广泛应用于环境监测、工业排放控制和气体分析等领域。
常见的红外气体吸收光谱技术包括红外吸收光谱仪、红外光谱法和拉曼光谱法等。
这些技术可以通过测量红外光谱图谱来确定气体的成分，从而实现对气体的监测和分析。
气体传感器原理与性能分析
气体传感器原理与性能分析随着工业化和城市化的发展，环境污染对人类的危害越来越大。
气体传感器作为一种环保相关的技术，正在快速发展。
气体传感器可以检测一定范围内的气体浓度，提供快速、准确、稳定的浓度数据，为工业、医疗、交通等领域提供了重要的支持。
本文将介绍气体传感器的原理、分类以及性能分析。
一、气体传感器原理气体传感器的原理是通过一定的物理、化学反应来转换气体浓度信号为电信号输出。
目前常见的气体传感器技术有采样技术、钢管电阻、光谱吸收、电化学、热导率等。
下面分别介绍其中几种常见的技术原理：1.采样技术：通过靠近被测物质位置的传感元件来检测被测物质的浓度。
这类传感器常用于室内环境检测，如测量甲醛、二氧化碳、氧气等。
2.电化学传感器：基于被测气体分子在电极表面发生氧化、还原反应的原理。
被测气体纳入传感器内，与电极发生反应，产生一定的电流，这个电流强度与气体浓度成正比。
电化学传感器广泛应用于燃气检测、工业环境检测、车用尾气检测等领域。
3.光谱吸收传感器：利用气体分子对特定波长的光的吸收来检测浓度。
被测气体通过光源，进入检测单元，该单元发出一定波长的激光，被测气体吸收这些激光后，输出的检测结果与吸光度成反比例关系，从而可以测出目标气体的浓度。
二、气体传感器分类按照测量元素不同，气体传感器主要分为三类：电学型、光学型和热学型。
具体分类如下：1.电学型传感器：常见的有电化学传感器、电子密度传感器、电磁传感器等。
2.光学型传感器：根据检测方式，可以分为红外光谱吸收传感器、散射传感器、荧光传感器等。
3.热学型传感器：根据检测方式，可以分为热导率传感器、热扩散传感器、热流量传感器等。
其中电化学传感器因其灵敏度高，测量范围宽，反应速度快，频繁使用于环境污染检测领域。
而红外光谱吸收传感技术被广泛应用于气体检测领域，例如测量CH4，SO2，CO，NO等气体。
三、气体传感器性能分析1.灵敏度：灵敏度是气体传感器的重要性能指标，通常是由气体传感器能够响应的最小变化浓度来衡量。
红外气体传感器设计与实现
摘要摘要本文设计一种基于红外吸收原理的可燃气体传感器，采用电调制非色散红外技术，由于多数可燃气体在波长为3.40μm处拥有其特征吸收峰，所以针对可燃气体选用滤光片中心波长为3.40μm，此滤光片对应的输出信号为测量信号，为保证传感器测量值的可靠性及长期稳定性，再选用一个滤光片作为参考信号，由于多数气体在4.00μm左右的波长处均无吸收，因此第二个滤光片中心波长选为4.00μm，此滤光片对应的输出信号即为参考信号。
由于参考信号理论上是稳定不变的，因此当传感器硬件系统出现老化、漂移等现象时，会导致测量信号发生变化，此时参考信号产生作用，可基本排除此类异常。
传感器选用ARM内核的微处理器作为整个系统的控制及运算单元，使用ARM 处理器自带的定时器产生中断信号，每次中断时驱动红外光源变换工作状态，从而实现红外光源的电调制。
光源发出的红外能量通过含有被测气体的腔体后，再经滤光片滤除其它波段的能量，最后到达探测器，探测器吸收能量后转换为电信号，电信号通过电路处理后，由处理器启动模数转换器对输入的模拟信号进行采样，由此模拟量转变为数字量，软件采用数字信号处理算法对数字量进行去噪和滤波，将实时测量数据和标定数据按公式进行计算，即可得到实时测量的气体浓度值。
经过实验测试，该传感器测量值准确、可靠、响应灵敏、体积小、功耗低，分辨率达到0.01%VOL，测试数据及性能指标达到预期。
关键词：红外气体传感器，气体浓度检测，NDIR，红外吸收ABSTRACTABSTRACTThis paper designed a kind of the combustible gas sensor based on infrared absorption principle, uses electric modulation non-dispersive infrared technology, because most of the combustible gas have absorption peak at about 3.40 microns wavelengths, so selection filter center wavelength of 3.40 microns to detecting combustible gas, the filter of the corresponding output signals called measure signals, to guarantee the reliability of the sensor measurement value and long-term stability, then choose a filter as the reference signal, because most of the gas at about 4.00 microns no absorption, so the second filter center wavelength is 4.00 microns, the second filter of the corresponding output signal is the reference signal. Due to the reference signal is stable in theory, so when the sensor hardware system appeared the phenomenon such as aging, drift, measuring signal changes, the reference signal can be the basic rule out such anomalies.Sensor selects the ARM microprocessor as the control of the whole system of the kernel and computing unit, ARM processor used to own a timer interrupt signal, each time interrupt driven infrared light source transformation work status, so as to realize the infrared light source modulation. Electric modulation infrared light source through the gas chamber to reach the pyroelectric detector with filter, pyroelectric detector output electrical signal, the electrical signal after amplification filter processing by the ARM processor to start the A / D conversion Digital signal processing algorithm to denoise and filter digital, real-time measurement data and calibration data calculated according to the formula, you can get real-time measurement of gas concentration value.After a large number of experiments, the sensor measurements accurate, reliable, responsive, small size, low power consumption, resolution 0.01% VOL, test data and performance indicators to achieve.Keywords: Infrared gas sensor, Gas concentration detection, NDIR, Infrared absorption目录第一章绪论 (1)1.1 研究意义 (1)1.2 红外气体传感背景 (1)1.2.1气体传感器的发展 (1)1.2.2国内外研究现状 (3)1.3 本文主要工作 (4)1.3.1主要研究内容 (4)1.3.2主要技术指标 (5)1.4 本论文的结构安排 (5)第二章传感器理论基础 (6)2.1 基础理论 (6)2.1.1气体浓度计算的理论 (6)2.1.2红外光谱的基础知识 (7)2.1.3分子能级与量子学相关知识 (8)2.1.4气体的红外吸收峰与分子结构的关系 (9)2.2 硬件开发工具 (14)2.3 软件开发环境 (15)2.4 本章小结 (16)第三章传感器硬件设计与实现 (17)3.1 传感器系统总体设计 (17)3.2关键器件选型 (18)3.2.1微处理器选型 (18)3.2.2红外光源选型 (20)3.2.3热释电探测器选型 (23)3.3电源管理电路设计 (29)3.4红外光源驱动电路设计 (30)3.5处理器及外围电路 (32)3.6模拟小信号处理电路设计 (35)3.7 PCB电路板设计 (38)3.8 硬件电路实现 (40)3.9 本章小结 (42)第四章传感器软件设计与实现 (43)4.1信号采集与数字信号处理 (43)4.2零点和灵敏度校准设计 (47)4.3数字通信模式及传输方式 (47)4.4数字通信协议设计 (49)4.5传感器浓度计算 (53)4.6软件调试 (55)4.7软硬件联合调试 (56)4.8本章小结 (59)第五章测试及数据分析 (60)5.1 传感器测试环境 (60)5.2传感器标定测试 (61)5.3 测试数据分析 (65)5.4 硬件参数测试 (66)5.5本章小结 (68)第六章结论 (69)6.1 全文总结 (69)6.2 下一步工作的展望 (70)致谢 (71)参考文献 (72)第一章绪论第一章绪论可燃气体常见于日常生活及日常生产中，如城市管网下水道积聚的沼气，矿井开采生产中产生的瓦斯、石化储运站储藏的可燃气体、煤气站储藏的可燃气体、家庭生活中天然气等。
简述红外探测器的类型及工作原理、性能参数及其物理含义、工作的三个大气窗口的波长范围
2.简述红外探测器的类型〔1〕及各自的工作原理〔2〕、红外探测器的性能参数及其物理含义〔3〕、红外探测器工作的三个大气窗口的波长范围〔4〕、热绝缘构造的热探测机理的红外探测器设计中的重要性〔5〕。
〔1〕红外探测器的类型常见的红外探测器的分类〔红外热传感器还要加上气体型〕〔2〕各自工作原理一、热传感器红外热传感器的工作是利用辐射热效应。
探测器件接收辐射能后引起温度升高，再由接触型测温元件测量温度改变量，从而输出电信号。
热探测器主要有四类：热释电型、热敏电阻型、热电阻型和气体型。
1.热敏电阻型热敏电阻是由锰、镍、钴的氧化物混合后烧结而成。
热敏电阻一般制成薄片状，当红外辐射照射在热敏电阻片上，其温度升高，电阻值减小。
测量热敏电阻值变化的大小，即可得知入射红外辐射的强弱，从而可以判断产生红外辐射物体的温度。
2.热电偶型热电偶是由热电功率差异较大的两种金属材料〔如铋/银、铜/康铜、铋/铋锡合金等〕构成。
原理：当红外辐射入射到热电偶回路的测温接点上时，该接点温度升高，而另一个没有被红外辐射辐照的接点处于较低的温度，此时，在闭合回路中将产生温差电流，同时回路中产生温差电势。
温差电势的大小，反映了接点吸收红外辐射的强弱。
3.气体型高莱气动型传感器是利用气体吸收红外辐射后，温度升高，体积增大的特性，来反映红外辐射的强弱。
红外辐射通过窗口入射到吸收膜上，吸收膜将吸收的热能传给气体，使气体温度升高。
气压增大，从而使柔镜挪动。
在室的另一边，一束可见光通过栅状光栏聚焦在柔镜上，经柔镜反射回来的栅状图像又经过栅状光栏投射到光电管上。
当柔镜因压力变化而挪动时，栅状图像与栅状光栏发生相对位移，使落到光电管上的光量发生改变，光电管的输出信号也发生改变。
这个变化量就反映出入射红外辐射的强弱。
这种传感器的恃点是灵敏度高，性能稳定。
4.热释电型热释电型传感器用具有热释电效应的材料制作的敏感元件。
热释电材料是一种具有自发极化特性的晶体材料。
气体检测传感器的类型
气体检测传感器的类型目前，工业生产安全，环境污染等问题倍受关注。
所发生的事故中，有一类是由于有毒、易燃、易爆气体的泄漏所造成。
因此，对于此类气体的检测，预警及其防范有其重要意义。
越来越多的企业致力于有毒/有害气体的监测。
本文将简要介绍气体检测传感器的类型，特点及ADI公司在此应用中所提供给的出色信号调理器件。
一、气体传感器的类型传感器是气体检测设备的核心元件，按照其检测原理可分为：金属氧化物半导体式传感器、电化学式传感器、催化燃烧式传感器、红外式传感器、PID光离子化传感器等。
1、金属氧化物半导体式传感器金属氧化物半导体式气体传感器是利用在一定温度下，被测气体的吸附作用，改变半导体的电导率，其变化率与气体成份，浓度相关。
通过检测电阻的变化，检测得待测气体。
半导体式气体传感器的主要特点：灵敏度高，响应快，寿命长，成本低，对湿度敏感度低，但需要高温加热，气体的选择性差，环境因素影响大，输出稳定性差，功耗高。
广泛使用的在气体的微漏现象的测量，如甲烷（天然气、沼气）、酒精、一氧化碳（城市煤气）、硫化氢、氨气（包括胺类，肼类）等气体，但不宜用于精密测量气体含量的场合。
2、电化学式传感器电化学气体传感器是一种微燃料电池元件，利用气体在电化学氧化/还原反应原理，气体在工作电极发生化学反应，在化学试剂、电极间产生电流，电流随着气体浓度变化而变化，通过检测电流的大小得到气体浓度的值。
这种类型传感器包括原电池型、恒定电位电解池型、浓差电池型、极限电流型等。
电化学传感器的主要特点是气体的高灵敏度、选择性好，长期稳定性好，相应时间慢，但寿命短，此类传感器可以检测许多有毒气体和氧气，例如一氧化碳、硫化氢、氨气和氧气等。
3、催化燃烧式传感器催化燃烧式气体传感器是是气敏材料在通电状态下，可燃气体在催化剂作用下燃烧，由于燃烧使气敏材料温度升高从而电阻发生变化。
一般是在铂电阻的表面制备耐高温的催化剂层，在一定的温度下，可燃性气体在其表面催化燃烧，铂电阻温度升高，电阻变化，变化值是可燃性气体浓度的函数。
除二氧化碳器工作原理
除二氧化碳器工作原理二氧化碳传感器工作原理一、引言二氧化碳（CO2）是一种常见的气体，它在大气中的浓度对于环境和人体健康都有重要影响。
因此，开辟和应用二氧化碳传感器具有重要意义。
本文将详细介绍二氧化碳传感器的工作原理。
二、二氧化碳传感器的类型目前市场上常见的二氧化碳传感器主要有以下几种类型：1. 红外线吸收型传感器：利用红外线光谱特性来检测二氧化碳气体的浓度。
2. 电化学型传感器：利用电化学反应来检测二氧化碳气体的浓度。
3. 电容型传感器：利用电容变化来检测二氧化碳气体的浓度。
三、红外线吸收型传感器的工作原理红外线吸收型传感器是目前应用最广泛的二氧化碳传感器之一。
它基于二氧化碳份子对特定红外线波长的吸收特性。
其工作原理如下：1. 发射红外线：传感器内部有一个红外线发射器，它会发射特定波长的红外线。
2. 通过样品室：发射的红外线穿过一个样品室，该样品室内有待测气体。
3. 探测红外线：样品室的另一侧有一个红外线探测器，它会检测通过样品室的红外线。
4. 分析差异：探测器会将通过样品室先后的红外线信号进行比较分析，根据二氧化碳份子对红外线的吸收特性，计算出待测气体中二氧化碳的浓度。
四、红外线吸收型传感器的优缺点红外线吸收型传感器具有以下优点：1. 高灵敏度：红外线吸收型传感器对二氧化碳气体的浓度变化非常敏感，能够精确测量低浓度的二氧化碳。
2. 高稳定性：传感器的输出信号稳定性高，不受温度和湿度等环境因素的影响。
3. 长寿命：传感器的使用寿命长，可以持续工作数年。
然而，红外线吸收型传感器也存在一些缺点：1. 昂贵：红外线吸收型传感器的创造成本较高，价格相对较贵。
2. 不能区分其他气体：红外线吸收型传感器只能检测二氧化碳气体，无法区分其他气体的浓度。
五、电化学型传感器的工作原理电化学型传感器是另一种常见的二氧化碳传感器。
它基于二氧化碳份子在电化学反应中的参预程度来检测二氧化碳气体的浓度。
其工作原理如下：1. 电化学反应：传感器内部有一个电化学反应室，其中有一对电极，通常是工作电极和参比电极。
可燃气体探测器探头原理
可燃气体探测器探头的原理是基于可燃气体与空气混合后形成爆炸性气体混合物的特性，利用探测器内的传感器对这种混合物进行检测。
通常可燃气体探测器探头内的传感器会采用化学传感器或红外传感器。
化学传感器的工作原理是在传感器表面涂覆一层化学物质，当可燃气体与化学物质相互作用时，会引发一系列的化学反应，反应产物的电性质量变化就可以通过传感器的电极读数来检测可燃气体的浓度。
红外传感器的工作原理是利用红外线的吸收特性来检测可燃气体的存在。
当可燃气体进入红外传感器探头后，会吸收一部分红外线，这个吸收的量与气体浓度成正比。
因此，红外传感器的读数可以反映出可燃气体的浓度。
可燃气体探测器探头通常会设置在可能存在可燃气体泄漏的区域，一旦探头检测到可燃气体浓度超过设定的阈值，就会发出声音或光信号来提醒人们注意，并采取相应的安全措施。
气体火灾探测器的工作原理
气体火灾探测器的工作原理
气体火灾探测器是一种可以检测室内空气中可燃气体、有毒气体以及一氧化碳等危险燃气的安全设备。
它的工作原理是通过感应气体浓度的变化来判断室内空气中是否存在危险气体。
当探测器检测到气体浓度超过了设定的阈值时，就会发出警报并触发报警系统，提醒人们采取相应的措施。
气体火灾探测器一般分为两种类型：化学传感器和红外线传感器。
化学传感器通常用于检测有毒气体和可燃气体，它通过化学反应来检测气体浓度的变化。
红外线传感器主要用于检测一氧化碳等无色、无味的危险燃气，它通过红外线吸收来检测气体浓度的变化。
气体火灾探测器的工作原理简单易懂，但是要保证其正常工作，需要定期对探测器进行维护和检修。
此外，在使用气体火灾探测器时，也应该注意控制室内空气中的氧气浓度，避免探测器误判。
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