红外吸收型气体传感器详解
NDIR红外气体传感器的基本概述
一、NDIR红外气体传感器的基本概述1.简介NDIR红外气体传感器用一个广谱的光源作为红外传感器的光源，光线穿过光路中的被测气体，透过窄带滤波片，到达红外探测器。
其工作原理是基于不同气体分子的近红外光谱选择吸收特性，利用气体浓度与吸收强度关系（朗伯-比尔Lambert-Beer定律）鉴别气体组分并确定其浓度的气体传感装置。
其主要由红外光源、光路、红外探测器、电路和软件算法组成的光学传感器，主要用于测化合物，例如：CH4、CO2、N2O、CO、SO2、NH3、乙醇、苯等，并包含绝大多数有机物。
2.原理由于各种物质分子内部结构的不同，就决定了它们对不同波长光线的选择吸收，即物质只能吸收一定波长的光。
物质对一定波长光的吸收关系服从朗伯—比尔(Lambert2Beer)吸收定律。
下图为NDIR红外气体分析原理图：以CO2分析为例，红外光源发射出1～20μm的红外光，通过一定长度的气室吸后，经过一个μm波长的窄带滤光片后，由红外传感器监测透过μm 波长红外光的强度，以此表示CO2气体的浓度。
3.分类1）根据红外探测器的通道数，可以划分为单通道NDIR气体传感器和双通道NDIR气体传感器。
单通道就是在红外探测器内部集成了一个敏感元件以及窄带滤波镜片；双通道就是在单通道的基础上，集成了一个参考通道。
我公司红外传感器产品皆为双通道类型，长期稳定性更好，受环境温度影响小。
2）根据探测气体种类，可以划分为单一气体和复合气体传感器。
目前市场上绝大部分NDIR 气体传感器都是针对单一气体组分进行测量的，技术比较成熟，应用也比较广泛。
4.应用红外线气体分析器主要应用领域：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；例如：（1）合成氨流程的醇化塔进（出）口，用红外气体分析器分析CO和CO2；（2）甲醇生产流程的脱碳工段，用红外气体分析器分析CO和CO2；（3）环保排放监测，用红外气体分析器分析SO2和NOx。
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。
红外吸收型气体传感器详解课件
在医疗诊断中的应用
呼吸分析
红外吸收型气体传感器能够检测人体呼出的 气体成分，如二氧化碳和一氧化碳，对于呼 吸系统疾病诊断、肺功能评估以及麻醉气体 监测具有重要价值。
血液分析
通过分析血液中的气体成分，如氧和二氧化 碳，红外吸收型气体传感器能够帮助医生了 解患者的代谢状况和病情变化，为临床诊断 和治疗提供有力支持。
THANKS.
热辐射源与检测器
热辐射源
热辐射源是红外吸收型气体传感器中的重要组成部分，通常 采用电阻加热方式使材料产生红外辐射。常用的热辐射源材 料包括金属氧化物、碳化硅等。热辐射源需具备稳定性好、 寿命长、响应速度快等特点。
检测器
检测器的作用是将待测气体对红外光的吸收转化为可测量的 电信号。常用的检测器有热电堆、热释电探测器等。检测器 需具备高灵敏度、低噪声、响应速度快等特点，以便准确测 量气体浓度。
定义
红外吸收型气体传感器是一种利 用红外光谱吸收原理检测气体成 分的传感器。
工作原理
传感器发射特定波长的红外光， 通过检测特定气体对红外光的吸 收程度，从而确定气体的浓度。
类型与特点
类型
根据工作原理和应用需求，红外吸收 型气体传感器可分为固定式和便携式 两种类型。
特点
具有高灵敏度、高精度、非接触式测 量等优点，适用于多种气体成分的检 测。
恢复时间
指传感器从目标气体中移除到输出信 号恢复到初始值所需的时间。
工作温度与稳定性
工作温度
指传感器正常工作的环境温度范围。
稳定性
指传感器在长时间工作过程中，性能参数的变化情况，包括灵敏度、选择性、响应时间和恢复时间的稳定性。
红外吸收型气体传
05
感器的优缺点
优点
红外传感器介绍
GJG100H（B）型红外甲烷传感器（管道用） （ ）型红外甲烷传感器（管道用）
2、受压力影响大：此种现象主要表现为装在同一管路上的 受压力影响大： 两台传感器，当压力变化后测量值不一致， 两台传感器，当压力变化后测量值不一致，或当管路里压力 变化频繁时测量值波动频繁。 变化频繁时测量值波动频繁。 此现象主要由于压力补偿不准造成， 此现象主要由于压力补偿不准造成，原因是之前做的压 力补偿范围较窄，超出范围时测量差值较大， 力补偿范围较窄，超出范围时测量差值较大，目前已着手扩 展压力补偿范围，和提高压力补偿的随动性。会尽快改进。 展压力补偿范围，和提高压力补偿的随动性。会尽快改进。 另外，此现象也与气样温度和管路密封性能有关， 另外，此现象也与气样温度和管路密封性能有关，单从 压力补偿不准来说，当压力变化20kPa 20kPa影响的测量值变化不 压力补偿不准来说，当压力变化20kPa影响的测量值变化不 会超过2%CH4,遇有此种情况可多方面分析。 2%CH4,遇有此种情况可多方面分析 会超过2%CH4,遇有此种情况可多方面分析。
在传感器应用环境良好的情况下，效果能达到上表要求， 在传感器应用环境良好的情况下，效果能达到上表要求，但 对煤矿抽放管道检测，由于特殊的使用条件， 对煤矿抽放管道检测，由于特殊的使用条件，往往出现测量 不准或损坏传感器的情况。主要表现在： 不准或损坏传感器的情况。主要表现在： 1、元件进水：由于抽放泵一般采用水环真空泵，并且抽放 元件进水：由于抽放泵一般采用水环真空泵， 管路里设置有阻火器（用水实现单向流通）， ），在停泵或开泵 管路里设置有阻火器（用水实现单向流通），在停泵或开泵 管道回路里往往有大量甚至满管的水流过， 时，管道回路里往往有大量甚至满管的水流过，此时如果再 经过V锥节流件的阻断作用，则有很高压力的水会经过旁路 经过V锥节流件的阻断作用， 冲进红外传感器。 冲进红外传感器。后来传感器安装时我们采取了在传感器流 出端加单项阀，进端加汽水分离器，能起到一定效果。 出端加单项阀，进端加汽水分离器，能起到一定效果。 元件进水后往往表现为传感器显示数值乱跳， 元件进水后往往表现为传感器显示数值乱跳，此时将传 感器取下，轻度进水，晾干后可继续使用，否则需寄回维修。 感器取下，轻度进水，晾干后可继续使用，否则需寄回维修。
NDIR红外气体传感器的基本概述
NDIR红外气体传感器的基本概述NDIR红外气体传感器（Non-dispersive Infrared Gas Sensor）是一种利用红外辐射原理检测气体浓度的传感器。
它由红外光源、气体室、红外滤波器、检测器以及电子信号处理电路等组成。
这种传感器主要用于测量空气中的气体浓度，如CO2、CO、CH4等。
NDIR传感器的工作原理是通过红外吸收特性来检测气体浓度。
当红外光源照射到气体室中的气体时，气体中的特定组分会吸收特定波长的红外光，吸收光的强度与气体浓度成正比。
检测器接收红外光，并通过与光源的参考信号进行比较，计算出气体的浓度值。
为了提高传感器的性能，NDIR传感器通常使用窄带滤波器，以选择性地传递特定波长的红外光。
这样可以排除其他波长的干扰光，提高气体浓度的测量精度。
NDIR传感器有许多优点。
首先，它具有高度可选择性。
通过选择不同的滤波器，可以检测多种气体，从而适应不同的应用需求。
其次，NDIR传感器灵敏度高，可检测到极低浓度的气体。
同时，它对温度和湿度的依赖性也较小，可以在不同的环境条件下进行可靠的气体浓度测量。
此外，NDIR传感器具有快速响应时间和长寿命的特点。
然而，NDIR传感器也存在一些局限性。
首先，由于传感器本身的设计和结构复杂，其制造成本较高。
另外，一些特定的气体分子如氧气（O2）和水蒸气（H2O）具有较高的红外吸收能力，这可能会导致测量上的干扰。
此外，NDIR传感器的响应时间较慢，无法实现实时监测。
为了克服这些问题，研究者们正在不断改进NDIR传感器的设计和技术。
他们提出了多通道测量、温湿度补偿和智能算法等方法来提高传感器的性能。
此外，一些新型材料的应用也为NDIR传感器的发展提供了新的可能性。
总之，NDIR红外气体传感器是一种重要的气体浓度检测工具。
它通过利用红外光的吸收特性来测量气体浓度，具有高度可选择性、高灵敏度和稳定性等优点。
随着技术的发展，NDIR传感器在环境监测、工业安全和室内空气质量监测等领域的应用将会越来越广泛。
红外气体传感器内部结构
红外气体传感器内部结构红外气体传感器是一种通过测量物质吸收或发射红外辐射来检测目标气体浓度的传感器。
其基本工作原理是利用目标气体的特定红外吸收特性来测量其浓度。
下面将介绍红外气体传感器的内部结构。
红外气体传感器通常由以下几个主要组件组成：1.光源：红外气体传感器内部包含一个红外光源，通常使用红外LED作为光源。
这种光源发出的光具有特定的波长范围，能够被目标气体吸收或发射。
光源的选择取决于所要检测的目标气体的红外吸收特性。
2.气体室：红外气体传感器内部还包含一个气体室，用于接收待测气体。
气体室通常由不透明的材料制成，以避免外部光线进入。
在气体室中，目标气体与红外光源之间会发生相互作用，气体会吸收或发射特定的红外辐射。
3.滤光器：红外气体传感器内部还设置有滤光器，用于选择性地过滤特定波长的红外辐射。
滤光器的作用是屏蔽其他波长的光线，只允许目标气体吸收或发射的特定红外辐射通过。
这样可以提高传感器的选择性和灵敏度。
4.探测器：红外气体传感器的核心部件是探测器，探测器能够对通过滤光器过滤的红外辐射进行测量。
常用的探测器包括红外线热电偶（IR thermometer）和红外线光电二极管（IR photodiode）。
这些探测器能够将红外辐射转化为电信号，并通过电路进行放大和处理。
5.控制电路：红外气体传感器内部还包含一组控制电路，用于控制光源的发光时间和频率，以及对探测器输出信号进行放大和处理。
控制电路通常由微处理器或电路芯片组成，具有高速和高精度的信号处理能力。
6.电源：红外气体传感器需要外部电源供电，通常使用直流电源。
电源的选择取决于传感器的工作电压要求。
红外气体传感器的工作原理如下：1.红外光源发出特定波长的红外光。
2.通过气体室中的待测气体时，目标气体吸收或发射特定波长的红外辐射。
3.经过滤光器的选择性过滤后，只有目标气体吸收或发射的红外辐射能够通过。
4.探测器将通过滤光器过滤的红外辐射转化为电信号，并通过控制电路进行放大和处理。
关于气体检测仪中的各类传感器介绍
关于气体检测仪中的各类传感器介绍气体检测仪是一种用于检测和测量环境或工作场所中气体浓度的仪器。
它通过使用各种类型的传感器来测量气体的浓度，并将其转化为可视化或可读的结果。
在气体检测仪中，有几种常见的传感器类型，包括化学传感器、红外传感器、电化学传感器和热导传感器等。
1.化学传感器：化学传感器是最常见的气体检测仪传感器类型之一、它们通常使用化学反应来检测和测量气体浓度。
这些传感器通常包括通过气体吸附或反应产生电流或电势变化的材料。
它们可以检测多种气体，如可燃气体、有害气体和毒性气体等。
化学传感器通常非常灵敏，可以在低浓度下检测目标气体。
2.红外传感器：红外传感器是一种常用的气体检测仪传感器类型，它通过测量目标气体在红外波长范围内吸收的辐射来检测气体浓度。
红外传感器通常包括一个红外源和一个红外检测器。
当目标气体通过传感器时，它会吸收红外辐射，导致检测器输出信号的变化。
红外传感器可以检测可燃气体，如甲烷、乙烷和丙烷等。
3.电化学传感器：电化学传感器是一种常用于测量气体浓度的传感器类型。
它们基于气体与电极之间的化学反应来产生电流或电势变化。
电化学传感器通常包括一个工作电极、一个参考电极和一个计数电极。
当目标气体与工作电极接触时，会引发电化学反应，进而改变电极电势。
这种变化可以通过测量工作电极和参考电极之间的电流或电势差来确定目标气体浓度。
4.热导传感器：热导传感器是一种用于测量气体浓度的传感器类型。
它们基于气体对热传导的影响来测量气体浓度。
热导传感器通常包括一个加热元件和一个测温元件。
加热元件通过消耗电能产生热量，并使气体周围的温度升高。
测温元件测量气体周围的温度变化，当目标气体存在时，热量传导会发生变化，从而导致温度变化。
通过测量温度变化，可以确定目标气体的浓度。
总结起来，气体检测仪中的传感器类型包括化学传感器、红外传感器、电化学传感器和热导传感器等。
这些传感器利用不同的原理和技术来检测和测量目标气体的浓度。
红外气体探测器原理
红外气体探测器原理一、引言红外气体探测器是一种常见的气体检测装置，它可以通过检测被测物质所发出的红外辐射来实现对气体的检测。
本文将详细介绍红外气体探测器的原理。
二、红外辐射在介绍红外气体探测器之前，我们需要先了解一下红外辐射。
红外辐射是指波长在0.75μm至1000μm之间的电磁辐射。
这种辐射在太阳光谱中占比很小，但是在地球表面上有很多物质都会发出这种辐射，如人类、动植物、建筑等。
三、红外气体探测器的工作原理1. 红外吸收法红外气体探测器最常用的检测方法是基于红外吸收法。
当被检测物质通过一个特定波长的光束时，如果该物质能够吸收该波长光线，则会减弱或完全阻挡光线，从而使得光线到达另一侧接收器时产生信号变化。
这个信号变化就可以用来检测被测物质的存在。
2. 反射法除了红外吸收法，还有一种红外气体探测器采用的是反射法。
这种方法通过将红外光线照射到被检测物质表面，然后检测反射回来的光线来判断被检测物质是否存在。
四、红外气体探测器的组成1. 光源红外气体探测器中最重要的部分就是光源。
光源通常是一个发出特定波长光线的发光二极管（LED）或激光二极管（LD），它们能够发出可见和不可见的红外辐射。
2. 滤波器滤波器用于过滤掉不需要的波长，只留下被检测物质所吸收或反射的特定波长。
这样可以提高信号与噪声比，使得检测结果更加准确。
3. 接收器接收器通常是一种灵敏度很高的半导体元件，如硅、锗等。
它们能够将被吸收或反射后的红外辐射转换成电信号输出。
4. 处理电路处理电路用于对接收到的信号进行放大、滤波、数字化等处理，以便于信号的分析和判断。
五、红外气体探测器的应用红外气体探测器在工业生产、环境监测、火灾报警等方面都有广泛的应用。
例如，在工业生产中，红外气体探测器可以用来检测有害气体，如一氧化碳、二氧化硫等；在环境监测中，红外气体探测器可以用来检测空气中的有害物质；在火灾报警中，红外气体探测器可以检测燃烧产生的有害物质。
六、总结总之，红外气体探测器是一种基于红外辐射原理实现的检测装置。
红外气体传感器的工作原理及应用领域
红外气体传感器的原理
光谱吸收法表明许多气体分子在红外波段存在特征吸收;根据朗伯-比尔定律，特征吸收强度与气体浓度成正比例关系。
据此原理设计而成的红外气体分析器可用于分析混合气体中某种或某几种待测气体组分的浓度，是一类非常重要、非常经典的气体分析器。
基于气体的红外吸收光谱特性，非单元素的极性气体分子在中红外（2.5～25μm）波段存在着分子振动能级的基频吸收谱线，因此红外气体分析器灵敏度高，既可以用于常量分析，又可以用于微量分析;且选择性好，可以实现背景气体对测量分析基本没有影响。
红外气体传感器的应用领域
◇石油、化工、发电厂、冶金焦碳等工业过程控制
◇大气及污染源排放监测等环保领域
◇饭店、大型会议中心等公共场所的空气监测
◇农业、医疗卫生和科研等领域。
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红外气体传感器
4
1.3工作原理图
1.2工作原理
IR2100 检测原理：气体对特定波长的红外线具有选择性吸收的 特性。而且,根据朗伯-比尔定律,吸收特定波长光谱的量和该组份气体 浓度有相关性。测量这种吸收光谱可判别出气体的种类;测量吸收强度 可确定被测气体的浓度。
2、安装
5
安装 要求
远离热源， 光源
能靠近气体 泄漏源
• （非分光型）既能测种类，又能测浓度，灵敏度高
红外光谱
3
1、简介
产品简介
1 适用于石油化工生产装置，连续测量可燃性气体或蒸汽的浓度 2 内部采用微处理器电路，自动处理来自传感器所产生的电信号 3 通过显示窗口直接显示被测气体浓度和各种状态
GM气体探测器，型号：IR2100-AO91120
1、简介
电缆接口必
须封闭、含 有排水回路
2、安装
6
2.1安装测试要求
首次通电
启动自检
仪表至少要稳 定 15 分钟
•约 2 分钟的启动模 式期间将输出电流为 0mA。
•探头应处于洁净的空 气中
•仪 表 如 正 常 则 输 出 4mA。
接线盒
2、安装
7
2.2 标定
1、产品至少在通电一小时后进行标定
标定
2、至少没90天对标定进行一次校对
Modbus
数据格式：8－N－1
地址范围：1～247
标定线与通电线连接
数据连接简单
4、指标
10
技术参数
1 测量范围： 0~100%LEL 2 精确度： ±3%LEL（≤50%LEL）；±5%LEL（>50%LEL） 3 （25℃） 4 响应时间： T50<7s T90<15s（不安装防雨防尘罩） 5 工作电源： 20～36VDC，推荐使用24VDC 6 工作电流： ≤0.5Amax（24VDC 时）
红外气体传感器技术原理-简介百科
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红外吸收型气体传感器详解
3、红外探测器的选择
红外光子探测器：光导探测器、光伏探测器、光电磁探测器
红外热探测器：热敏电阻型探测器、热电偶型探测器、热释电型探测 器。
光子探测器具有波长的选择性，光谱响应范围比较小，单一种类的光 子探测器不太适合多波段红外光的测量。热释电探测器具有探测率高、频 率响应范围宽、响应速度快等优点，因此甲烷传感器采用双光路热释电探 测器 PYS 3228。
PYS 3228 是具有参考通道和测量通道的双路热释电探测器。其内部 集成了两个将红外辐射能量转化为电压信号的焦热电元件，在封装外壳开 了两个窗口，在两个焦热电元件前分别装配了两个窄带滤光片，中心波长 分别为3.39μm 和 4μm。
硬件电路
红外吸收型甲烷浓度测量仪以美国微芯公司的 PIC16F877 单片机为控制核心。 整体电路主要以下几部分组成：MCU、 系统电源电路、光源驱动电路、基本放大电路、驱动显示电 路ZLG7290、声光报警电路、人机接口电路和光源驱动电路。
双波长单光路法
传感器的结构设计
优点： (1)选择性好 (2)不易受有害气体的影响而中毒、老化 (3)响应速度快、稳定性好 (4)防爆性好 (5)使用寿命长、应用范围广
四、甲烷浓度检测仪
系统设计
1、气室长度
为了提高传感器的灵敏度，需要尽量增加气室的长度，以保证红外辐射被气 体充分吸收，然而随着气室长度的增加，探测器输出的强度也逐渐减小。考 虑到上述两方面的要求，气室的长度定为 4cm。
二、含义及主要分类
定义：气体传感器是一种将气体的成份、浓度等信息转换成可以被人 员、仪器仪表、计算机等利用信息的装置。 主要产品： 1、半导体气体传感器 2、电化学气体传感器 3、催化燃烧式气体传感器 4、固体电解质气体传感器 ………….
红外气体传感器原理
红外气体传感器原理
红外气体传感器是一种利用红外辐射吸收特性来检测和测量某些气体浓度的传感器。
其工作原理基于红外吸收光谱法。
在红外辐射光谱中，几乎所有气体都具有特定的红外吸收能力。
每种气体都有特定的吸收峰，其位置和强度取决于气体的种类和浓度。
这些特征吸收峰可以被用来识别和测量气体成分。
红外气体传感器由几个关键组件组成。
首先是红外光源，它产生一束红外光，通常是红外发光二极管。
这束光经过一个滤光片，只透过特定的红外波长范围。
然后，光线通过一个气体室，在这里待测气体进入。
气体会吸收特定的红外光，并且吸收量与气体浓度成正比。
在气体室的另一端，有一个红外探测器，它能够测量经过气体室的剩余红外光的强度。
红外探测器将测量结果转化为电信号发送给信号处理系统。
信号处理系统对接收到的电信号进行分析和处理。
根据已知的气体吸收光谱特性，系统可以通过比较光谱的特征峰值与事先建立的校准曲线，来识别和测量待测气体的浓度。
红外气体传感器具有高灵敏度、高准确度和良好的选择性。
它可以用于检测多种气体，如甲烷、二氧化碳、一氧化碳等。
这种传感器常用于工业环境监测、火灾报警、室内空气质量检测等领域。
红外线气体分析仪原理
红外线气体分析仪原理
红外线气体分析仪通过测量物质对特定波长的红外辐射的吸收特性来分析气体的成分。
其工作原理基于分子吸收红外辐射的量与分子的浓度成正比关系。
红外线气体分析仪由一个红外灯、一组滤光器和一个红外线探测器组成。
红外灯产生特定波长的红外辐射，经过滤光器过滤掉其他波长的光线后，红外辐射穿过待测气体。
当红外辐射与气体中特定分子发生相互作用时，分子会吸收红外辐射的一部分能量。
红外线探测器接收经过气体样品的红外辐射，并将其转化为电信号。
红外线探测器根据接收到的电信号强度来确定气体中特定分子的吸收量。
通过比较样品气体与基准气体的吸收量差异，可以准确测量待测气体中特定分子的浓度。
为了提高测量的准确性，红外线气体分析仪通常采用双光束设计。
它将红外辐射分为两束，一束作为参考光束，经过一个参比腔室，另一束作为待测光束，经过被测样品。
待测光束和参考光束分别通过两个红外线探测器，然后将两个信号进行比较，从而消除光源和红外探测器的非均匀性对测量结果的影响。
红外线气体分析仪广泛应用于环境监测、工业过程控制、燃气分析等领域。
它具有高灵敏度、快速响应、测量范围广、无污染等优点，并且对大多数气体都有良好的适应性。
《红外气体传感器》课件
可能，如纳米材料、石墨烯等具有优异性能的新型材料在传感器制造中
得到广泛应用，提高了传感器的灵敏度和稳定性。
02
微型化与集成化
随着微纳加工技术的进步，红外气体传感器逐渐向微型化、集成化方向
发展，能够实现多通道、高密度的气体检测，满足空间限制严格的应用
需求。
03
智能化与网络化
结合人工智能、物联网等技术，红外气体传感器趋向智能化、网络化发
传感器通常包含一个红外光源、一个调制器、一个滤光片、一个热电堆探测器以及 一个气室。
红外光发射器发出光线，经过调制后进入气室，与气体分子发生相互作用，吸收部 分光能，再由探测器检测吸收光能量变化，转化为电信号进行处理。
红外气体传感器的应用领域
01
02
03
04
环境监测
用于检测大气中的污染物，如 二氧化碳、甲烷、氮氧化物等
测量范围
指传感器能够测量的气体浓度 范围。
精度
指传感器测量结果的准确性， 通常以百分比表示。
灵敏度
指传感器对气体浓度的响应速 度和变化率。
稳定性
指传感器在长时间使用过程中 性能的稳定性，通常以变化率
表示。
04
CATALOGUE
红外气体传感器的应用实例
环保监测领域的应用
总结词
红外气体传感器在环保监测领域的应用主要集中在气体污染 物的实时监测和预警，有助于提高环境质量和保护人体健康 。
《红外气体传感器 》ppt课件
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• 红外气体传感器简介 • 红外气体传感器的技术原理 • 红外气体传感器的分类与选择 • 红外气体传感器的应用实例 • 红外气体传感器的发展趋势与挑战
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红外气体传感器 原理
红外气体传感器的基本原理红外气体传感器是一种用于检测和测量大气中特定气体浓度的装置。
它利用红外辐射的原理来实现对目标气体的测量。
红外辐射首先，我们需要了解一下红外辐射。
光谱学上将电磁波分为不同波长范围，其中红外波段就是位于可见光之后、微波之前的电磁波段。
红外辐射是由物体发出或反射的电磁波，其频率低于可见光，无法被人眼直接观察到。
物体发出或反射的红外辐射与其温度有关，根据普朗克定律和斯特法黑尔定律，物体的温度越高，其发射的红外辐射能量越大。
因此，通过检测物体发出或反射的红外辐射，我们可以间接地推断出物体的温度。
红外气体传感器原理红外气体传感器利用了不同气体对特定波长范围内红外辐射吸收能力的差异。
它通过测量气体对红外辐射的吸收程度来确定气体的浓度。
红外气体传感器通常由一个发射器和一个接收器组成。
发射器会发射一束特定波长范围内的红外辐射，而接收器则用来检测经过气体后剩余的红外辐射。
当目标气体存在于传感器周围时，它会吸收特定波长范围内的红外辐射。
这是因为不同气体分子在不同波长下有不同的吸收特性。
通过测量接收器接收到的红外辐射强度，我们可以间接地推断出目标气体的浓度。
工作原理红外气体传感器通常使用非散斑光束进行工作，其工作原理如下：1.发射：传感器中的发射器产生一束具有特定波长范围内红外辐射的光束。
2.透过：光束穿过一个空气或真空环境，并进入待测气体所在区域。
3.吸收：待测气体中存在目标气体时，目标气体会吸收掉光束中的一部分能量，使得接收器接收到的光强减弱。
4.接收：经过气体后剩余的光束进入传感器中的接收器。
5.检测：接收器检测到的光强与没有目标气体时的光强进行比较，从而确定目标气体的浓度。
灵敏度和选择性红外气体传感器通常具有高灵敏度和良好的选择性。
这是因为不同气体分子在不同波长下有不同的吸收特性，可以通过选择适当的波长范围来实现对特定气体的检测。
例如，二氧化碳（CO2）对于红外辐射在4.26微米附近有较高的吸收能力，而甲烷（CH4）则在3.32微米附近有较高的吸收能力。
红外(ndir)气体检测原理
红外(ndir)气体检测原理红外（NDIR）气体检测原理引言红外（NDIR）气体检测是一种常用的气体检测技术，它利用红外吸收的特性来测量气体浓度。
本文将介绍红外（NDIR）气体检测的原理及其工作过程。
一、红外吸收原理红外吸收原理是指在特定波长的红外光照射下，气体分子会吸收特定的红外光，并产生光谱吸收峰。
不同气体分子在红外光谱上有不同的吸收特性，这使得红外（NDIR）气体检测成为一种可靠的气体浓度测量方法。
二、红外（NDIR）气体检测工作原理红外（NDIR）气体检测仪器主要由光源、传感器、光学系统和信号处理器组成。
其工作原理如下：1. 光源发射：红外（NDIR）气体检测仪器中的光源会发射特定波长的红外光。
2. 光学系统：红外光通过光学系统进入气体测量室，其中包括光源透过窗口进入，经过气体测量室后，透过窗口离开。
3. 气体测量室：气体测量室是红外（NDIR）气体检测的核心部分。
气体进入测量室后与红外光发生相互作用，其中吸收特定波长的红外光的气体分子会吸收光能，而不吸收的气体分子则通过测量室。
4. 传感器接收：测量室外的传感器会接收透过测量室的红外光，并将其转换为电信号。
5. 信号处理：接收到的电信号将被信号处理器处理，通过校准和计算，最终得到气体浓度的读数。
三、红外（NDIR）气体检测的优势红外（NDIR）气体检测具有以下优势：1. 高灵敏度：红外光谱吸收峰较为明显，使得红外（NDIR）气体检测仪器能够对气体浓度进行精确测量。
2. 高选择性：不同气体分子在红外光谱上的吸收特性不同，使得红外（NDIR）气体检测仪器能够对多种气体进行同时检测。
3. 高稳定性：红外（NDIR）气体检测仪器采用了高质量的光学元件和传感器，具有较高的稳定性和可靠性。
4. 宽动态范围：红外（NDIR）气体检测仪器能够适应不同浓度范围的气体检测需求。
四、应用领域红外（NDIR）气体检测技术广泛应用于以下领域：1. 工业安全：红外（NDIR）气体检测可以用于工业环境中有害气体的监测，如燃气、有机溶剂等。
红外线气体传感器原理
红外线气体传感器原理
红外线气体传感器是一种常用的气体检测设备，它基于红外线吸收光谱原理来检测气体的存在。
其工作原理可以通过以下步骤来解释：
1. 发射：红外线气体传感器内部集成了一个红外线发射器，它会发射特定频率的红外线辐射。
2. 透射：红外线辐射通过空气传播时，会在特定的波长处受到特定气体分子的吸收。
不同气体对红外线的吸收特性不同，因此可以根据吸收特性来检测特定气体。
3. 接收：红外线气体传感器内部还集成了一个红外线接收器，用于接收透射后的红外线辐射。
4. 分析：传感器会将接收到的红外线辐射信号与无气体情况下的基准信号进行比较。
气体吸收红外线后，接收到的信号强度将减弱，从而可以检测到气体的存在。
5. 输出：红外线气体传感器会根据检测到的气体含量产生相应的电信号输出。
这个输出信号可以通过不同的方式进行显示或记录，并可以作为其他系统的输入。
总的来说，红外线气体传感器通过测量红外线辐射的透射和吸收来检测气体的存在，并将检测结果转化为电信号输出。
由于不同气体对红外线的吸收特性不同，因此可以根据这种原理来实现对不同气体的检测与分析。
关于气体检测仪中的各类传感器介绍
关于气体检测仪中的各类传感器介绍气体检测仪是一种用于检测空气中的各种有害气体的设备。
在不同的危险环境中，需要使用不同类型的传感器来检测不同的有害气体。
本文将介绍气体检测仪中常见的各类传感器及其特点和应用范围。
热导式传感器热导式传感器是一种测量气体热导率的传感器。
其测量原理是当气体通过传感器时，热导率较高的气体会快速带走热量，从而使传感器的温度下降。
通过检测传感器温度的变化来确定气体的热导率，从而间接地测量气体浓度。
热导式传感器通常用于检测可燃气体，如天然气和液化石油气等。
其中最常用的是甲烷气体检测。
光学式传感器光学式传感器是通过光学吸收原理测量气体浓度的传感器。
其工作原理是将光源照射在一定路径上，当气体穿过路径时，会吸收部分光线，而余下的光线将被光电探测器测量。
光学式传感器可以用于检测多种气体，如二氧化硫、氨气、一氧化碳和二氧化碳等。
电化学式传感器电化学式传感器是通过氧化还原反应测量气体浓度的传感器。
当气体进入传感器时，会与传感器中的电解质产生反应，形成电流变化，从而测量气体浓度。
电化学式传感器通常用于检测有害气体，如二氧化硫、一氧化碳、氨气等。
半导体式传感器半导体式传感器是根据气体的电学特性测量气体浓度的传感器。
其测量原理是，当气体进入传感器时，会与传感器中的半导体元件相互作用，引发电子流动，从而改变传感器电阻的值。
半导体式传感器通常用于检测可燃气体，如甲烷和乙烷等。
红外式传感器红外式传感器是一种基于红外吸收原理测量气体浓度的传感器。
其工作原理是将红外辐射照射在气体中，当气体分子吸收红外线时，会产生光谱吸收峰，从而测量气体浓度。
红外式传感器通常用于检测二氧化碳、甲醛和有机气体等。
总结以上介绍了气体检测仪中常见的各类传感器及其应用范围。
在不同的危险环境中，需要根据具体情况选择合适的传感器进行检测，以确保人们的安全和健康。
气体滤光相关红外吸收法
气体滤光相关红外吸收法
气体滤光相关红外吸收法是一种用来检测目标气体浓度的方法。
它基
于红外线吸收法原理，通过气体废气排放过程中对红外线的吸收程度
不同来分析气态废气中目标物的浓度。
在这个过程中，检测器会分析
样品中的红外线功率与样品中某个特定波长的红外线功率之间的关系。
气体滤光相关红外吸收法常用于环保和工业领域中，用来测量废气中
的有害物质浓度。
这些废气污染物可以包括氧化物、硫化物、氨气、
氢气等多种物质。
此方法可用于烟气分析、有害气体控制和废气处理
过程中的实时监测。
这种方法具有快速响应时间、无需校准、可能在
线实时监测的优点，并且对设备和维护的要求相对较低。
不过，气体滤光相关红外吸收法也是有一些局限性的。
首先，它只能
分析样品气体中特定波长的红外线吸收，而且在一些情况下，其分析
的数据可能会受到其他干扰因素的影响。
比如说，在废气测量时，空
气中的水分子可能会干扰数据的准确性。
此外，该方法不能同时检测
多种气体。
总的来说，气体滤光相关红外吸收法是一种实用而有效的废气分析方法。
它可以在短时间内为我们提供准确、可靠的废气分析结果。
但同
样也需要更多的应用研究和改进。
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两个气体室的红外光由同一光源发出，并且通过气体室前的光强相同， 即 ' 0 0
I () I ()
I 1( ) exp( KCL ) I 2( )
从而可得
I 2( ) C ln KL I 1( )
2、差分检测法
单波长双光路法
红外光源发出的光分成两路分别进入待测气体室和参考气体室，参考气 体室内一般装入的是不含待测气体的空气。
I 1( ) I 0( ) exp( KCL ) I 2( ) I 0'( ) exp( KC 'L )
C’为参考气体室中待测气体的浓度，所以C’=0.
I’(λ):出射光强度 I(λ):入射光强度 K:比例系数 C:待测气体浓度 L:红外光透过气体的厚度
对于一个固定的气体室来说，K和L的值是确定的
范围： (1)吸光质点之间无相互作用 (2)吸光物质为均匀非散射体系 (3)辐射与物质之间的作用仅限于光吸收，无 荧光和光化学现象发生
基本测量方法
1、直接吸收检测法
红外吸收型气体传感器
目录
• • • • • • 一、目的和意义 二、含义及主要分类 三、原理分析 四、甲烷浓度检测仪 五、实验分析 六、最新消息
一、目的和意义
• 众所周知，气体与我们的日常生活紧密相 关，随着科学技术的进步和人民生活水平 的不断提高，气体检测在人们日常生活、 农作物种植、资源开发以及环境保护等方 面的作用越来越大。
三、原理分析
红外光谱法
由于不同气体具有自己独特的分子结构，即具有自 己的红外吸收光谱带，并且气体对红外光的吸收强 度也与其浓度有关，浓度越大，气体对红外光的吸 收强大越大。因此通过检测通过气体室前后的光强 即可测得气体的浓度。
• Lambert-Beer定律 待测气体对红外光的吸收服从Lamber-Beer 定律，入射光强度I和出射光强度I’关系表达 式如下： I’(λ)=I(λ)exp(-KCL)
谢谢
传感器的结构设计
优点： (1)选择性好 (2)不易受有害气体的影响而中毒、老化 (3)响应速度快、稳定性好 (4)防爆性好 (5)使用寿命长、应用范围广
四、甲烷浓度检测仪
系统设计
1、气室长度
为了提高传感器的灵敏度，需要尽量增加气室的长度，以保证红外辐射被气 体充分吸收，然而随着气室长度的增加，探测器输出的强度也逐渐减小。考 虑到上述两方面的要求，气室的长度定为 4cm。
十次测量平均值：
x
x 1 x
2 ( x x ) i
n
i 1
n 1
把测量数据代入得到标准差值等于0.0195 正态分布值均匀，仪器测量重复性好，满足 实际测量要求。
系统准确性实验
选用几种不同浓度的标准甲烷气体(0一5%)来检测该仪表的准确度，如下 表所示为同一温度环境下不同浓度的标准CH4气体测量数据表
二、含义及主要分类
定义：气体传感器是一种将气体的成份、浓度等信息转换成可以被人 员、仪器仪表、计算机等利用信息的装置。 主要产品： 1、半导体气体传感器
2、电化学气体传感器
3、催化燃烧式气体传感器 4、固体电解质气体传感器
………….
红外气体传感器
红外气体传感器是一种基于不同气体分子的近红外光谱选择吸收特性，利用气体 浓度与吸收强度关系（朗伯-比尔Lambert-Beer定律）鉴别气体组分并确定其浓 度的气体传感装置。 特点： 应用广泛 灵敏度高 稳定性好 不易中毒 ………………….
从上表可以看出，系统绝对误差最大值为0.04，相对误差最大值为0.9%，满足 气体检测仪性能指标的要求。
六、最新消息
高性能模拟IC和传感器供应商艾迈斯半导体(ams AG)本月宣布D-Link推 出的新型带摄像头Komfy™开关选用其iAQ-core室内空气质量模块。iAQcore 是一款小型的低功率气体传感器模块，可非常精确地检测室内空气 质量。它采用基于微机电系统(MEMS)的VOC传感元件，可通过一个I2C接 口输出以ppb为单位的总挥发性有机物(TVOC)含量和以ppm为单位的CO2等 效值，以此来反应室内环境中常见的污染物的环境变化水平。 日前，Cambridge CMOS Sensors(CCS)即推出了其超低功耗微型气体传感 器产品系列CCS800的首款数字产品CCS811，该款产品主要用于监测室内 空气质量。据了解CCS811将金属氧化物气体传感器和微控制器子系统集 成在一起，从而使得智能手机、可穿戴设备和联网家用设备能够实现室 内空气质量(Indoor Air Quality，IAQ)监测，并简化了设计，延长了电 池续航时间，缩减了系统成本。该传感器基于CCS独有的微加热板技术， 与传统的金属氧化物气体传感器相比，CCS811提供高度可靠的气体传感 器解决方案，以及快速的测试周期，显著地降低了平均功耗。
硬件电路
红外吸收型甲烷浓度测量仪以美国微芯公司的 PIC16F877 单片机为控制核心。 整体电路主要以下几部分组成：MCU、 系统电源电路、光源驱动电路、基本放大电路、驱动显示电 路ZLG7290、声光报警电路、人机接口电路和光源驱动电路。
光源驱动电路
采用 555 定时器发出 1Hz的方波来驱动光源
2、光源选择
激光红外光源、发光二极管、白炽灯
德国PerkinElmer 公司的 IRL715 中红外光源,是一种白炽灯泡，它发出 的光覆盖可见光到 4.4μ m 的波段，于甲烷在 3.3μ m 附近存在强吸收峰， 所以它适合作为红外甲烷气体传感器的红外辐射激励源。直径只有 3.17mm， 采用玻璃封装，额定工作电压为 5V 额定电流为 115mA。
1
因为通入气体室的红外光来自同一光源，并且检测通过气体室后的 红外光强的传感器特性相同，所以由于红外光源的波动、温度漂移、器 件的漂移等因素对两路实验的影响是相同的，待测气体的浓度的大小与 二者的比值成正比，这样以上因素对两路信号的影响就抵消掉了，降低 了测量的误差，从而提高了检测结果的准确性。
双波长单光路法
软件设计
主要为：驱动程序、显示程序、数据处理程序、仪表功能程序
五、实验分析
系统零点标定
实验使用纯氮气进行零点标注。向气室内通入一定时间的氮气后，气室 内的CH4气体浓度将会变为O，此时的传感器输出电压值即为仪器的零点 电压值，将此电压值存入系统存储器内，供数据处理调用。
系统重复性实验
所谓重复性是指在相同测量条件下，对同一被测量进行连续多次测量所 得结果之间的一致性。在同一标气和环境温度条件下对该分析仪进行重 复性分析。采用2%的甲烷标准气体通入检测气室，等待系统运行正常的 情况下，每分钟一记录一次数据，连续记录十组数据，
通信电路
在要求通信趾离为几十米到上千米时，广泛采用RS一485串行总线标准。 RS一485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上 总线收发器具有高灵敏度，能检测低至20OmV的电压，故传输信号能在千 米以外得到恢复。
声光报警电路
NPN三极管采用9013进行 驱动,其中Rl一R4为限流电阻， 防止蜂鸣器和发光二极管电 流过大烧坏元器件。
3、红外探测器的选择
红外光子探测器：光导探测器、光伏探测器、光电磁探测器
红外热探测器：热敏电阻型探测器、热电偶型探测器、热释电型探测 器。 光子探测器具有波长的选择性，光谱响应范围比较小，单一种类的光 子探测器不太适合多波段红外光的测量。热释电探测器具有探测率高、频 率响应范围宽、响应速度快等优点，因此甲烷传感器采用双光路热释电探 测器 PYS 3228。 PYS 3228 是具有参考通道和测量通道的双路热释电探测器。其内部 集成了两个将红外辐射能量转化为电压信号的焦热电元件，在封装外壳开 了两个窗口，在两个焦热电元件前分别装配了两个窄带滤光片，中心波长 分别为3.39μ m 和 4μ m。