用于火灾探测的非色散红外吸收气体传感器

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非色散红外法甲烷检测器的原理和性能特点

非色散红外法甲烷检测器的原理和性能特点王亮【摘要】介绍两种环境甲烷检测方法——催化燃烧法和非色散红外法的基本原理,比较了这两种检测方法的性能特点,非色散红外法具有应用优势.【期刊名称】《煤气与热力》【年(卷),期】2014(034)011【总页数】3页(P47-49)【关键词】甲烷检测;催化燃烧法;非色散红外法;红外吸收【作者】王亮【作者单位】中国市政工程华北设计研究总院有限公司第四设计研究院,天津300074【正文语种】中文【中图分类】TU996.91 概述近年来我国燃气事业蓬勃发展，天然气已经成为主流，同时在山西的晋城、阳泉一带，煤层气的回收利用发展也很快。

燃气分输站、门站、调压站中，为了保障安全生产采取了多项措施，其中最为重要的一环就是可燃气体的泄漏检测。

甲烷是易燃易爆气体，是天然气和煤层气的主要成分，泄漏检测主要就是检测甲烷泄漏。

一般来说，在天然气厂站中，大多是采用点型固定式可燃气体探测器对环境进行检测。

可燃气体探测器的核心元件是传感器，其检测方法有催化燃烧法、非色散红外法、半导体法等。

由于催化燃烧法是最为成熟且应用范围最广的一种检测方法，故本文采用催化燃烧法与非色散红外法检测方法进行对比。

2 催化燃烧法2.1 基本原理催化燃烧检测原理见图1［1］。

催化燃烧原理的传感器是采用惠斯通电桥结构，R0为零点微调电阻，用于调整仪器零点，消除原发性误差;R1为测量电阻，在它的上面涂有催化剂，其所在电桥为测量电桥;R2为补偿元件(电阻)，用于补偿环境温度变化的影响，提高零点的稳定性;R3和R4为电桥电阻;R5是R2的补偿电阻，与其并联，用于补偿R2与R1在热学性质上的差异。

图1 催化燃烧检测原理测量时，在R1所在电桥上施加电压使之加热，温度范围约为377～877 ℃［2］。

无可燃气体时，测量电阻R1和补偿元件R2在相同的温度条件下，R1=R2，R1/R2=R3/R4成立，电桥是平衡的，信号输出端输出电压为零;有可燃气体(如甲烷)存在时，在测量电阻R1上就会发生催化燃烧反应，产生热量，温度升高，R1的值发生变化，而其他电阻的值保持不变，于是两个电桥之间产生电压差，信号输出端输出一个电压信号，该电压信号值与被测气体的浓度成正比。

传感器在火灾检测中的应用

传感器在火灾检测中的应用在火灾检测中，传感器起着至关重要的作用。

传感器能够及时感知到环境中的变化，并将这些变化转化为电信号或其他形式的信号，为火灾的检测和预警提供了可靠的技术支持。

本文将就传感器在火灾检测中的应用进行探讨。

一、传感器的种类及其原理1. 烟雾传感器烟雾传感器是最常见的火灾检测传感器之一。

它利用光电感应原理或离子感应原理来检测烟雾颗粒的存在。

当烟雾进入传感器时，光电传感器会发出警报，或者离子传感器中的离子会发生反应，从而触发火灾报警系统。

烟雾传感器的有效使用可以迅速发现火灾迹象，保护人们的生命财产安全。

2. 热传感器热传感器是根据火焰产生的温度升高进行检测的传感器。

当传感器检测到温度升高时，会立即触发火灾报警系统。

该类传感器可以迅速、准确地检测到火灾的蔓延情况，提供及时的预警。

3. 气体传感器气体传感器主要用于检测一氧化碳、可燃气体等火灾产生的有毒气体。

当传感器检测到有毒气体的浓度超过安全阈值时，会发出警报，从而及时采取措施避免火灾的发生和扩散。

二、传感器在火灾检测中的应用案例1. 商业建筑在商业建筑中，利用传感器对烟雾和温度的变化进行监测，可以及时发现火灾迹象。

当传感器触发火灾报警系统后，消防设施会自动启动，包括防火门的关闭、喷水灭火装置的启动等，从而保护商业建筑的安全。

2. 工厂和仓储设施在工厂和仓储设施中，通过安装烟雾和热传感器，可以及时侦测到火灾，并且发出及时的报警信息。

这有助于提前采取措施避免火灾蔓延，并确保员工和设施的安全。

3. 居民住宅传感器在居民住宅中的应用也非常广泛。

烟雾传感器可以安装在卧室和客厅等区域，通过联网功能，可以将火灾信息实时通知到住户手机上，及时采取逃生和报警措施，保障住户的安全。

三、传感器在火灾检测中的优势1. 及时性传感器能够实时感知到火灾迹象，并立即发出警报，使人们能够尽早采取逃生和灭火措施，从而减少人员伤亡和财产损失。

2. 精确性传感器通过数字化技术来精确测量和检测火灾相关的参数，如烟雾浓度、温度、气体浓度等，从而提供更加准确的火灾预警和监测。

火灾报警系统中的传感器种类与原理

火灾报警系统中的传感器种类与原理火灾是一种极具破坏性的自然灾害，它不仅会造成财产损失，还会威胁到人们的生命安全。

为了及时发现和控制火灾，火灾报警系统被广泛应用于各种场所，如住宅、商业建筑和工厂等。

而火灾报警系统中的传感器起着至关重要的作用，本文将介绍火灾报警系统中常见的传感器种类与原理。

1. 光电传感器光电传感器是火灾报警系统中最常见的传感器之一。

它通过光电二极管和光敏电阻等元件构成，当有烟雾进入传感器时，光线会被烟雾颗粒散射，从而使光电二极管接收到的光强度减弱，进而触发火灾报警系统。

光电传感器具有高灵敏度和较低的误报率，适用于各种环境。

2. 热传感器热传感器是火灾报警系统中另一种常见的传感器。

它通过测量环境温度的变化来检测火灾。

热传感器可以分为两种类型：固定温度型和速升温度型。

固定温度型热传感器在达到设定温度时触发报警，而速升温度型热传感器则通过监测环境温度的快速上升来触发报警。

热传感器适用于需要快速响应的场所，如厨房和实验室等。

3. 气体传感器气体传感器主要用于检测可燃气体和有毒气体。

可燃气体传感器通过检测环境中的可燃气体浓度来判断是否存在火灾风险。

有毒气体传感器则通过检测环境中有毒气体的浓度来保护人们免受有毒气体的伤害。

气体传感器的原理各有不同，但都是通过与目标气体发生化学反应或物理变化来实现气体浓度的检测。

4. 红外传感器红外传感器是一种基于红外辐射原理的传感器。

它通过检测环境中的红外辐射来判断是否存在火灾。

当火焰产生时，会释放出可见光和红外辐射，红外传感器可以通过检测到的红外辐射来触发火灾报警系统。

红外传感器具有高灵敏度和较低的误报率，适用于各种环境。

5. 声音传感器声音传感器是一种通过检测环境中的声音变化来判断是否存在火灾的传感器。

当火灾爆发时，会产生巨大的噪音，声音传感器可以通过检测到的声音强度来触发火灾报警系统。

声音传感器适用于需要检测火灾爆发的场所，如仓库和工厂等。

综上所述，火灾报警系统中的传感器种类多样，每种传感器都有其特定的原理和应用场景。

MH-441D 甲烷气体传感器使用说明书

甲烷气体传感器（型号：MH-441D）使用说明书版本号：1.0实施日期：2020.09.14郑州炜盛电子科技有限公司Zhengzhou Winsen Electronic Technology Co.,Ltd声明本说明书版权属郑州炜盛电子科技有限公司（以下称本公司）所有，未经书面许可，本说明书任何部分不得复制、翻译、存储于数据库或检索系统内，也不可以电子、翻拍、录音等任何手段进行传播。

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本公司秉承科技进步的理念，不断致力于产品改进和技术创新。

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郑州炜盛电子科技有限公司MH-441D 甲烷气体传感器产品描述MH-441D 甲烷气体传感器是一款通用型智能红外气体传感器（以下简称传感器），运用非色散红外（NDIR ）原理对空气中存在的甲烷气体进行检测，具有很好的选择性，无氧气依赖性；该传感器是将成熟的红外吸收气体检测技术与微型机械加工、精良电路设计紧密结合而制作出的小巧型高性能传感器。

使用方便，可直接用来替代催化燃烧元件，广泛应用于存在甲烷及爆炸性气体的各种场合。

传感器特点高灵敏度、高分辨率、低功耗、响应时间快提供UART 、模拟电压等多种输出方式温度补偿，卓越的线性输出，优异的稳定性、使用寿命长抗水汽干扰、不中毒，可直接替换催化燃烧原理传感器主要应用暖通制冷与室内空气质量监控工业过程及安全防护监控农业及畜牧业生产过程监控技术指标表1产品型号MH-441D 检测气体甲烷工作电压 3.6～5V DC (需由安全栅供电)平均电流＜85mA测量范围0～10%Vol 范围内可选（详见表2）接口电平3.0V输出信号UART0.4～2V （需经过安全栅输出）预热时间3min 响应时间T90＜30s 工作温度-20～60℃工作湿度0～95%RH （无凝结）外形尺寸Φ20×22.2mm重量35g 寿命＞5年防护等级IP54电源端、通讯端本安参数Ui=7.5VDC ，Ii=265mA ，Pi=0.5W ，Ci=10μF ，Li=0mH图1:传感器结构图常用量程和精度表2气体名称分子式量程分辨率小数位备注甲烷CH 40～5.00%Vol0.01%Vol 2位温度补偿0～10.00%Vol 2位100%LEL1%LEL无产品尺寸图图2：产品尺寸图引脚定义MH-441D 引脚定义表3引脚名称引脚说明Pin 2V+电压输入Pin 1GND Pin 4Vout (0.4～2V)Pin 3UART （RXD ）0～3.0V 数据输入Pin 5UART （TXD ）0～3.0V 数据输出图3：引脚定义模拟电压输出Vout 输出电压范围（0.4～2V ），对应气体浓度（0～满量程）。

郑州炜盛电子 MH-741A 系列智能红外气体传感器说明书 Ver 2.4

MH-741A系列智能红外气体传感器使用说明书Ver:2.4郑州炜盛电子科技有限公司Zhengzhou Winsen Electronic Technology CO.,LTDISO9001认证企业感谢您使用炜盛科技系列产品，当您准备使用本产品时请务必仔细阅读本说明。

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MH-741A是将成熟的红外吸收气体检测技术与微型机械加工、精良电路设计紧密结合，制作出的小巧、性能卓越的红外气体传感器。

SSK10资料

耐普特SSK-10系列便携式气体检测仪
便携式单气体和双气体检测仪系列非色散 ■ 非色散红外原理-检测可燃性气体 (CH4 100%LEL和100%VOL自动转换) 非色散 ■ 非色散红外原理-检测二氧化碳非色散 ■ 非色散红外原理-同时检测可燃性气体和二氧化碳
■ 催化燃烧原理-检测可燃性气体 ■ 电化学原理-检测氧气和有毒气体
可燃性气体甲烷 100%LEL和100%Vol自动转换丙烷 0-100%LEL 丙烷 0-100%Vol 丙烯 0-100%LEL 丁烷 0-100%LEL 戊烷 0-100%LEL 正己烷 0-100%LEL 乙烯 0-100%LEL 环氧乙烷 0-100%LEL 乙醇 0-100%LEL (其他可燃性气体请咨询生产厂家) 二氧化碳 0-2000ppm 0-5000ppm 0-10000ppm 0-5%Vol 0-100%Vol (其他量程请咨询生产厂家)
SSK10 Tox 和 SSK10 Pellistor 传感器技术规格
测量气体 CO H2S O2 H2 NH3 CL2 SO2 NO2 HCL HCN O3 HZN DMH 可燃性气体检测原理电化学电化学电化学电化学电化学电化学电化学电化学电化学电化学电化学电化学电化学催化燃烧标准量程 0-2000ppm 0-100ppm 0-30.0% Vol 0-2000ppm 0-100ppm 0-10.0ppm 0-100ppm 0-30.0ppm 0-30.0ppm 0-30.0ppm 0-1.00ppm 0-1.00ppm 0-1.00ppm 0-100%LEL 显示分辨率 1ppm 1ppm 0.1%Vol 1ppm 1ppm 0.1ppm 1ppm 0.1ppm 0.1ppm 0.1ppm 0.01ppm 0.01ppm 0.01ppm 1%LEL 传感器寿命 2-3年 2-3年 2年 2-3年 1-2年 1-2年 2-3年 2-3年 2-3年 2-3年 2-3年 2-3年 2-3年 >3年

ndir气体传感原理

ndir气体传感原理气体传感器是一种用于检测环境中气体浓度的设备。

它可以应用于工业、环保、安全等领域，广泛用于检测有害气体浓度，保护人们的生命和财产安全。

其中，非分散式红外气体传感器（Non-dispersive Infrared Gas Sensor，简称ndir）是一种常用的气体传感器类型。

ndir气体传感器的工作原理是基于红外吸收光谱技术。

气体分子在特定波长的红外光照射下会吸收光能，吸收光的量与气体浓度成正比。

ndir传感器通过发射特定波长的红外光，并测量通过气体样品后光的强度变化，从而间接地得到气体浓度信息。

具体来说，ndir气体传感器由光源、样品室、红外滤波器、光敏探测器和信号处理电路等组成。

光源发射特定波长的红外光，经过样品室中的气体样本后，红外光会被样品中的气体分子吸收。

未被吸收的光通过红外滤波器进入光敏探测器，光敏探测器将光信号转换为电信号，并经过信号处理电路进行放大和滤波。

最终，传感器输出的电信号与气体浓度成正比。

由于不同气体在不同波长的红外光下吸收特性不同，因此，ndir气体传感器需要根据待检测气体的吸收特性选择合适的红外光波长。

常见的待检测气体包括二氧化碳、一氧化碳、甲烷等。

对于二氧化碳传感器，通常采用4.26μm波长的红外光进行检测，而一氧化碳传感器则常采用4.6μm波长的红外光。

ndir气体传感器具有许多优点。

首先，它具有高灵敏度和高选择性，能够准确测量低浓度的气体。

其次，由于采用了非分散式红外光吸收技术，ndir传感器对湿度和温度的影响较小，能够在较广的工作环境下稳定工作。

此外，ndir传感器响应速度快，可以实时检测气体浓度变化。

最重要的是，ndir传感器具有较长的使用寿命和较低的功耗，节约能源，降低维护成本。

然而，ndir气体传感器也存在一些局限性。

首先，由于采用了红外光源和红外滤波器，ndir传感器的制造成本较高。

其次，ndir传感器对于不同气体需要选择不同波长的红外光，因此在多气体检测时需要采用多个传感器或者切换滤光片，增加了系统复杂性和成本。

红外甲烷传感器MH-440

7 维护保养应注意的事项
7.1 传感器应定期标定，建议不大于 3 个月。
3
MH-440V/D 红外气体传感器使用说明书
7.2 不要在粉尘密度大的环境长期使用传感器。 7.3 请在传感器供电范围内使用传感器。 7.4 禁止直接焊接传感器管脚。 7.5 禁止剪断传感器管脚。
8 订购说明
为了能购买所需具体规格要求，请提供以下信息。 1）传感器量程。 2）传感器分辨率。 3）传感器名称。（传感器命名规则见下表）
该传感器使用方便，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。
2 型号及防爆标志含义
产品型号：MH-440V/D 防爆等级：ExmbⅡT6。
本产品生产制造依据： GB3836.1-2000 《爆炸性气体环境用电气设备第 1 部分：通用要求》 GB3836.9-2000 《爆炸性气体环境用电气设备第 9 部分：浇封型“m”》 GB4208-93 《外壳防护等级（IP 代码）》 GB/T13384-92《机电产品包装应用技术条件》
ExdmⅡCT4
IP6
20*16.6 15g
1
MH-440V/D 红外气体传感器使用说明书
4 使用的工作环境条件
工作电压：3~5V DC 温度范围：-20°C ~60°C 湿度范围：0~95%RH
5 结构特征 5.1 结构原理图
5
1
4
2 3
5.2 管脚定义
1．GND 2．VCC 3．RXD 4．Vout 5．TXD
3 主要技术参数
工作电压工作电流接口电平测量范围输出信号范围分辨率预热时间响应时间重复性
长期漂移
温度范围湿度范围寿命防爆等级防护等级尺寸重量

消防用传感器标准

消防用传感器标准
消防用传感器的标准因具体传感器的类型和应用场景而异。

以下是一些常见的消防用传感器及其相关标准：
1.感烟传感器：感烟传感器是一种用于检测火灾烟雾的传感器，通常由烟雾颗粒感应器和信号处理电路组成。

感烟传感器具有高灵敏度和快速响应的特点，可以及时发出火灾报警信号。

在中国，消防用感烟传感器的标准应符合GB 16280-2014《消防电子产品环境试验方法和严酷等级》和GB 20437-2006《独立式感烟火灾探测报警器》等标准的要求。

2.感温传感器：感温传感器是一种用于检测温度变化的传感器，通常由热敏电阻、温度传感器芯片等组成。

感温传感器具有高精度和快速响应的特点，可以用于火灾预警和火源定位等方面。

在中国，消防用感温传感器的标准应符合GB 16280-2014和GB 20437-2006等标准的要求。

3.气体传感器：气体传感器是一种用于检测可燃性气体泄漏的传感器，通常由气敏材料、信号处理电路等组成。

气体传感器具有高灵敏度和快速响应的特点，可以用于监测可燃性气体的泄漏情况。

在中国，消防用气体传感器的标准应符合GB 16280-2014和GB 20437-2006等标准的要求。

除了以上常见的消防用传感器外，还有其他的传感器类型和相关标准，如红外线传感器、超声波传感器等。

在选择和使用消防用传感器时，应了解相关的标准和技术要求，以确保传感器的性能和质量符合要求，保障消防安全。

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。

非色散红外气体传感器的工作原理

非色散红外气体传感器的工作原理非色散红外气体传感器是一种常用于检测和测量气体浓度的传感器。

它的工作原理基于红外吸收光谱的特性。

让我们了解一下红外吸收光谱。

红外光谱是指在电磁波谱中波长较长的一部分，它的波长范围通常在0.78微米到1000微米之间。

不同的分子会吸收不同波长的红外光，这种吸收现象可以用来识别和测量气体的浓度。

非色散红外气体传感器利用了红外光谱中气体分子的吸收特性。

它由一个红外光源、一个样品室和一个红外光探测器组成。

红外光源会发射一束特定波长的红外光进入样品室。

这束光会穿过样品室中的气体，一部分光会被气体分子吸收，另一部分光会透过样品室到达红外光探测器。

红外光探测器会测量透过样品室的红外光的强度，并将其转换为电信号。

这个电信号的强度与气体分子吸收的光的强度成正比，因此可以用来表示气体浓度。

然而，由于不同气体分子对红外光的吸收特性不同，所以非色散红外气体传感器通常需要校准。

校准是通过对已知气体浓度进行测量，然后建立浓度和传感器输出信号之间的关系来完成的。

传感器输出的电信号会被转换为气体浓度的数值，并以数字形式显示在传感器上。

可以通过连接到计算机或数据记录仪来进一步分析和记录这些数据。

非色散红外气体传感器具有许多优点。

首先，它具有高灵敏度和高选择性，可以检测多种不同的气体。

其次，它的响应速度很快，可以实时监测气体浓度。

此外，它的体积小巧，易于安装和使用。

然而，非色散红外气体传感器也存在一些限制。

首先，它对光源和探测器的稳定性要求较高，否则会影响测量的准确性。

其次，它对温度和湿度的变化也比较敏感，需要进行温度和湿度补偿。

此外，一些气体分子对红外光的吸收很弱，因此无法使用非色散红外气体传感器进行测量。

非色散红外气体传感器是一种基于红外吸收光谱的传感器，可以用来检测和测量气体浓度。

它通过红外光的吸收特性来实现对气体的测量，具有高灵敏度、高选择性和快速响应的优点。

然而，它也需要校准和对环境因素进行补偿，才能确保测量结果的准确性。

煤矿用非色散红外甲烷传感器标准

煤矿用非色散红外甲烷传感器标准煤矿用非色散红外甲烷传感器标准1. 介绍煤矿是一个危险且复杂的工作环境，瓦斯爆炸是煤矿中常见的灾难。

煤矿安全监测设备的标准和质量尤为重要。

本文将重点探讨煤矿用非色散红外甲烷传感器标准，并分析其在煤矿安全监测中的重要作用。

2. 什么是非色散红外甲烷传感器非色散红外甲烷传感器是指利用非色散红外吸收原理来检测煤矿井下的甲烷浓度的一种传感器。

它通过检测样品气体中特定波长的红外线被吸收的程度，从而确定样品气体中目标气体的浓度。

3. 煤矿用非色散红外甲烷传感器标准煤矿用非色散红外甲烷传感器标准是指对该传感器在煤矿环境下的性能、技术指标和安全要求进行规范和要求的文件。

这些标准旨在保证传感器在实际使用中能够稳定可靠地工作，确保煤矿安全监测的准确性和及时性。

4. 传感器标准的重要性煤矿用非色散红外甲烷传感器标准的制定与执行对于煤矿安全监测至关重要。

只有通过遵循标准的要求和检验，才能保证传感器的准确性和可靠性。

这些标准的实施不仅可以保证煤矿工人的生命安全，也对煤矿的可持续发展起着重要作用。

5. 个人观点和理解作为煤矿安全监测设备的一部分，非色散红外甲烷传感器的标准应该得到充分的重视和执行。

只有严格遵循标准要求，才能真正发挥其在煤矿安全监测中的作用。

我对未来这方面标准和技术的不断更新和完善持乐观态度，相信通过科技的进步和标准的提升，煤矿安全监测能够更加精准和可靠。

总结从以上内容可见，煤矿用非色散红外甲烷传感器标准在煤矿安全监测中具有重要作用。

只有通过严格执行标准要求，才能确保传感器的准确性和可靠性。

希望未来煤矿安全监测领域能够不断完善和发展，为煤矿工人的安全保驾护航。

通过对煤矿用非色散红外甲烷传感器标准的深入了解和分析，相信您对这一主题有了更加全面、深入和灵活的理解。

希望本文对您有所帮助，若有任何疑问或补充，欢迎和我交流讨论。

煤矿用非色散红外甲烷传感器标准的制定和执行是煤矿安全监测工作中不可或缺的重要环节。

红外NH3气体传感器

7NE系列-红外NH3气体传感器
Shenzhen NE Sensor Electronic Technology Co., LT
1概述
7NE系列高精度红外气体传感器采用非色
散红外(NDIR)检测技术，其外形尺寸小，具用设
计的独特的结构特点，还可能按客户现场的要求
设计，模块可以测检爆炸性气体和腐蚀性气体,
传感器采用镀金引脚拔插结构，方便安装更换，
可实现即插即用。

可根据不同气体及量程对气路
进行调整，气路采用气电隔离技术及防水防尘工艺，保证模块信号输出长期稳定性，其产品具有抗干扰性好，寿命长、精度高等特点，内置温度传感器，自带温度补偿。

用户可进行零点标定及满量程标定。

也可使用恢复出厂设定恢复数据。

该产品具有寿命长、成本低、智能型、微型等特点。

传感器使用方便，具备有完整的气体探测、串口通信功能；
3产品选型表
2技术参数
4传感器结构
31m m
5引脚定义。

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。

- 1 -。

ndir气体传感器原理

ndir气体传感器原理NDIR（非散射红外）气体传感器是一种广泛应用于气体检测和监测领域的传感器。

它基于非散射红外原理，通过测量气体分子对特定波长的红外光的吸收程度来确定气体的浓度。

NDIR气体传感器凭借其高精度、快速响应和良好的稳定性，在环境监测、工业安全和室内空气质量监测等领域得到了广泛应用。

NDIR气体传感器的工作原理主要包括红外光源、红外滤光片、红外探测器和气体室等关键部分。

首先，红外光源产生特定波长的红外光，然后通过红外滤光片选择性地过滤掉其他波长的光，只保留特定波长的红外光。

经过滤光片后的红外光进入气体室，与待测气体发生相互作用。

待测气体中特定分子对特定波长的红外光具有吸收能力，因此，通过测量红外光的吸收程度就可以确定气体的浓度。

在气体室中，红外探测器接收经过吸收后的红外光，并将其转化为电信号。

通过测量电信号的强度，可以确定气体浓度的大小。

NDIR 气体传感器通常使用双光束设计，即将红外光源分为两个光束，一个用于参考，一个用于测量。

通过比较参考光和测量光的强度差异，可以消除光源的漂移和光学元件的变化对测量结果的影响，提高传感器的准确性和稳定性。

NDIR气体传感器的选择性是其核心优势之一。

不同气体分子对红外光的吸收特性不同，因此通过选择合适的红外波长和滤光片，可以实现对特定气体的高度选择性检测。

这使得NDIR气体传感器在多气体混合环境下具有较好的分辨能力，能够准确地测量目标气体的浓度。

NDIR气体传感器还具有快速响应和高灵敏度的特点。

传感器的响应速度取决于红外光源的强度和气体分子对红外光的吸收能力。

红外光的强度越大，传感器的响应速度就越快。

而气体分子对红外光的吸收能力越强，传感器的灵敏度就越高。

因此，通过优化光源和选择合适的红外波长，可以提高传感器的响应速度和灵敏度。

然而，NDIR气体传感器也存在一些局限性。

首先，由于红外光在空气中的传播受到水蒸气和二氧化碳等气体的影响，传感器在高湿度和高浓度二氧化碳环境下可能出现测量偏差。

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第19卷　第3期2006年6月传感技术学报CHIN ES E JOURNAL OF S ENSORS AND ACTUA TORSVol.19　No.3J un.2006The Application of the Portable Infrared Absorption Sensor in Fire DetectionJ I X i n 2mi ng ,W U Fe 2die ,W A N G J i an 2ye ,L I U Quan ,H UA N G Yi 2pi n g(S tate Key L aboratory of A S I C &S ystem Fu dan Universit y ,S hanghai 200433,China )Abstract :Inf rared (IR )absorption is one of t he mo st reliable and accurate mesaurement techniques for gas sensing.We p resent a non 2dispersive inf rared (NDIR )system developed for absorption 2based gas sensing.The system can p rovide a ralatively accurate met hod for t he mesaurement of gas concentration.Several ga 2ses ,including CO ,CO 2,N H 3and SO 2,have been measured wit h t his instrument.The result s of t he measurement p rove t hat t he system has acceptable sensitivity and stability wit h a detection limit of several decades pp m.K ey w ords :NDIR ;inf rared absorption ;inf rared sensor EEACC :7230C用于火灾探测的非色散红外吸收气体传感器纪新明,吴飞蝶,王建业,刘　全,黄宜平(复旦大学微电子系,上海200433)收稿日期:2005207211作者简介:纪新明(19762),男,博士研究生,现主要从事光学和M EMS 传感器方面的研究,xmji @f ;黄宜平,男,教授,博士生导师,yphuang @f 摘　要:基于朗伯-比尔吸收定律建立了便携式非色散红外气体传感体系,并成功的应用于火灾现场生成气体的实时检测。

该体系利用直接电调制的红外辐射源、窄带薄膜干涉滤光片和高灵敏度的T GS 热释电红外探测器,很大程度地降低了系统的成本和体积,提高了探测灵敏度。

通过对CO 、CO 2、N H 3和SO 2四种火灾现场燃烧生成气体在不同浓度状态下的测量,证明系统对所测气体可以达到了几十个微量级的探测极限,响应时间均小于20s ,具有较好的稳定性,能够满足一定的测量要求。

关键词:非色散红外;红外吸收;红外传感器中图分类号:O434.12 文献标识码:A 文章编号:100421699(2006)0320602204 传统的火灾探测器如感温探测器、感烟探测器、感火焰探测器,其探测原理多是基于火灾中的温度变化或者利用火灾烟雾、火焰的电学、光学等物理特性来进火灾识别,这种识别模式很难可靠地发现早期火灾,往往引起误报警。

而通过检测燃烧过程中化学生成物可以在很大程度上改善探测性能,实现早期火灾探测,尽量减少火警的误报,而且目前传感技术的发展也足以保证以较低的成本,简单便携的装置实现火灾燃烧中生成气体的准确测量。

在火灾发生现场,燃烧生成的气体主要有:CO 、CO 2、NO x 、CH 4、SO 2、N H 3等[1]。

实现对这些火灾现场燃烧生成气体的定性及定量分析,目前已经发展起多种气体分析传感器[2],主要有:催化燃烧传感器、电化学法传感器、半导体气体探测器、红外吸收气体传感器等。

采用化学式或是半导体式等点式传感技术制成的传感器探测范围小,探头容易中毒老化,且气体选择性较差。

红外传感器是目前最精确的气体探测技术之一。

它具有良好的气体选择性和极低的误报警,能连续测试分析气体并有高的灵敏度和良好的稳定性,这些优势使红外探测技术在火灾探测中正逐步引起广泛重视,也使其成为目前气体探测领域研究的热点之一[325]。

本文利用红外吸收原理建立了红外气体传感系统,并利用此系统分别测量了CO 2,CO ,N H 3和SO 2四种火灾现场燃烧释放气体,其测量精度分别达到了10×10-6、25×10-6、50×10-6、50×10-6,完全符合国家标准G B/T 1888322002《室内空气质量标准》所规定含量要求,相比于国内外同类型的传感器的测量精度亦毫不逊色。

而且系统体积小,便于携带,样品选择性好。

如果能进一步提高此便携式红外多气体测量体系的稳定性和灵敏度,相信会在一定程度上解决现有的许多气体测量需求。

1　红外吸收的探测原理绝大部分气体在2～14μm 的波长范围内都有其特有的红外吸收谱线,如图1所示,其特征吸收波长是具有红外活性物质本身固有的一种属性,如同人类的指纹,具有唯一性,不会因物质的环境、温度等条件的改变而改变。

表1[6]列出了几种常见火灾现场气体在中红外区的特征吸收波长。

表1　几种气体的特征吸收波长G as A /μmBG as A /μmBCO 24.287.44.2695.52.691.6N 2O7.788.24.53 5.74.5050.0SO 27.3430.88.68 3.5NO 2 6.1861.13.44 2.9CO4.679.8CH 43.3110.8A 表示吸收带的中心波长。

B 代表谱带强度(Band Intensi 2ty ),单位是10-18cm -1(molecule.cm -2)图1　几种常见气体的特征吸收波长气体对红外线的选择性吸收遵循朗伯-比尔定律:I =I 0e -kcl ,其中I 0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。

红外吸收气体传感器一般包括红外激发光源、样品腔、红外探测器、进出样系统、滤光片和检测电路几部分。

图2给出了红外吸收气体传感器典型的工作过程。

当待测气体进入样品腔后,在与之相对应的特征吸收谱线范围内与经调制的红外光线发生相互作用,红外辐射光线被吸收。

吸收的量是与气体浓度、光路长度和红外吸收常数相关的函数。

由于气体的吸收,能够到达装置末端的光线将比初始减弱。

剩余的光经滤光片被红外探测器吸收,转化为电信号,经分析系统得到电压与浓度的关系,进而实现危险气体的预报警。

图2　红外吸收气体传感器工作过程的示意图2　实验与结果分析实验中,所选用的红外辐射源为我们研制的可直接脉冲调制的小型灯泡,采用直径为50μm 的铬镍合金作为灯丝,供电电压为直流5V ,调制频率为10Hz 。

样品腔为自行设计的双腔式气体样品室,即红外光源所产生的调制红外线通过两个气室,一个是充以流动样品的测量室,一个是充以无吸收性质的背景气体N 2的参比室。

两个吸收腔体由15cm 长,直径0.5cm 的抛光铝管。

工作时,当测量室内被测气体的浓度发生变化时,吸收的红外线光量发生相应变化,而参比的光量不发生变化。

从两室出来的光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。

选用的红外探测器为T GS 晶体制成的热释电探测器,窗口材料为ZnSe ,滤光片为窄带滤光片,波数范围为±5。

图3给出了系统的简易图。

图3　红外吸收气体传感器系统框图应用所设计的红外吸收气体传感器,在标准状况下(300K ,一个标准大气压下),以N 2气作为载气,分别测量了CO ,CO 2,N H 3和SO 2四种气体。

为了便于弱信号处理,提高系统的探测灵敏度,测量中,选取了四种气体在中红外区的最强吸收带,根据306第3期纪新明,吴飞蝶等:用于火灾探测的非色散红外吸收气体传感器红外吸收吸收光谱,所选取的四种气体的特征吸收峰分别为4.67μm ,4.26μm ,10.53μm ,7.34μm 。

为了检验系统的灵敏度,比较测量的稳定性,实验中首先测量了单路气室对样品的响应,图4给出了CO 2气体在浓度分别为200×10-6,400×10-6,500×10-6时系统所测电压与测量时间的关系曲线。

图中高电压的平滑段,为样品腔中充入纯N 2时的情况,因为N 2不吸收红外辐射,所以电压读数近似为恒值。

当充入含待测样品气体的混合气体时,读数电压开始有明显的下降,下降幅度的大小表示了气体浓度的变化,幅度下降越大证明浓度越高。

而下降段的斜率反应了该系统对检测气体的灵敏度,斜率越大证明灵敏度越高,响应时间越短。

从图中可以看出,针对于不同的样品浓度,曲线的变化斜率近乎相同,即响应的时间与样品的浓度无关。

仪器的试验计数也证明了这一点,对于不同浓度的CO 2样品,仪器的响应的时间均在10s 左右。

图5给出了CO ,CO 2,N H 3和SO 2四种气体在300×10-6时的响应曲线图,表2列出了与其相应的响应时间数。

结果显示,此红外气体传感器对测量的几种气体的反应时间均小于20s ,基本可以满足测量的报警时间要求;图中结果曲线中有很多微小摆浮,主要是光源辐射强度的变化,进样气流的扰动及外界温度变化等因素的影响。

图4　单路通道测量时,通入N 2及不同浓度CO 2样品时的测量结果图5　CO ,CO 2,N H 3和SO 2四种气体在300×10-6时的响应曲线图表2　CO ,CO 2,NH 3和SO 2在300×10-6时的响应时间G asCO 2CO SO 2N H 3Response Time/s1012188图6给出了在引入参比时,四种气体的不同浓度与压降变化(ΔV =V -V 0,V 为测量室的电压示数,V 0为参比室的电压示数。

)的变化规律。

对朗伯2比尔定律进行对数变换得到:V ∝ln (I/I 0)=kCL ,对于特定波长的待定气体,k 为常数,L 为吸收腔长度,这里也为常数。