二氧化碳传感器检测原理

CO2传感器/变送器原理

目前检测CO2的方法主要有化学法、电化学法、气相色谱法、容量滴定法等这些方法普遍存在着价格贵、普适性差等问题测量精度还较低。而传感器法具有安全可靠、快速直读、可连续监测等优点目前应用于二氧化碳气体传感器主要有电化学式、热传导式、电容式、固体电介质式和红外吸收式等。下面主要介绍几种传感器

1、固体电解质CO2气体传感器

固体电解质CO2气体传感器是由Gauthier提出的。初期用K2CO3固体电解质制备的电位型CO2传感器受共存水蒸气影响很大难以实用后来有人利用稳定化锆酸盐ZrO2−MgO设计一种CO2敏感传感器。LaF3单晶与金属碳酸盐相结合制成的CO2传感器具有良好的气敏特性在此基础上有人提出利用稳定化锆酸盐/碳酸盐相结合而成的传感器。1990年日本山田等人采用NASICON(Na+超导体)固体电解质和二元碳酸盐(BaCO3Na2CO3)电极使传感器响应特性有了大的改进。但是这类电位型的固态CO2传感器需要在高温(400~600℃)下工作且只适宜于检测低浓度CO2应用范围受到限制。现有采用聚丙烯腈(PAN)、二甲亚砜(DMSO)和高氯酸四丁基铵(TBAP)制备了一种新型固体聚合物电解质。以恰当用量配比PAN(DMSO)2(TBAP)2聚合物电解质呈有高达10-4S·cm-1的室温离子电导率和好的空间网状多孔结构由其在金微电极上成膜构成的全固态电化学体系在常温下对CO2气体有良好的电流响应特性消除了传统电化学传感器因电解液渗漏或干涸带来的弊端又具有体积小、使用方便的独到优点但其成本过。

2、电容式传感器

电容式传感器是利用金属氧化物一般比其碳酸盐的介电常数要大利用电容的变化来检测CO2。报道采用溶胶——凝胶法以醋酸钡和钛酸丁脂为原材料乙醇和醋酸为溶剂制备了BaTiO3纳米晶材料。采用这种纳米晶材料为基体制备电容式CO2气体传感器.其缺点是检测低浓度CO2时输出倍号小且易受其他气体的影响。

3、光纤CO2传感器

光纤CO2传感器利用CO2与水结合后生成的碳酸酸性很弱其酸性的检测多采用灵敏度较高的荧光法如杨荣华等人研制的基于荧光碎灭原理的有叶琳的聚氯乙烯敏感膜其原理是利用环糊精对叶琳的荧光增强效应且该荧光能被溶液中二氧化碳碎灭该膜响应速度快、重现性好、抗干扰能力强测定碳酸的范围达到了 4.75×10−7~3.90×10−5mol/L这对化学传感器来说是一个较好的性能指标。该方法克服了化学发光传感器消耗试剂的不足不必连续不断地在反应区加送试剂。但其系统繁琐此外使用寿命也较短。

4、红外吸收型CO2传感器（如安易买商城上销售的TELASIA VS08-K 二氧化碳传感器/变送器）

红外吸收co2传感器是利用不同气体对红外辐射有着不同的吸收光谱吸收强度与气体浓度有关的事实来检测co2浓度的。红外吸收型气体分析检测仪一般由红外辐射源(白炽灯或者红外LED)测量气样室波长选择装置(滤光片)红外探测装置(如热电探测器热电池)组成。如果气体吸收谱线在入射光谱范围内那么红外辐射透过被测气体后在

相应谱线处就会发生能量的衰减未被吸收的辐射被探头测出通过测量该谱线处能量的衰减量来得知被测气体浓度。红外线气体检测仪的优点是测量范围宽、选择性好、防爆性好、设计简便、价格低廉。

从上面的介绍可以看出基于红外吸收原理的co2传感器具有独到的优势。因此研制和开发co2红外光谱气体分析仪对提高我国co2气体检测监控水平有着重要的现实意义。

目前co2红外检测方法主要有两类:

一是利用co2浓度和折射率的关系用干涉法测折射率

二是利用co2气体的光谱吸收检测浓度

干涉型co2传感器存在需经常调校、易受其它气体干涉的影响其可靠性及稳定性均较差。

光谱吸收法的原理清楚技术相对成熟是目前红外co2传感器的市场主流。

TELASIA VS08-K 二氧化碳传感器/变送器）介绍：

1、应用领域：

VS08为一款具成本优势的传感/变送器适用于室内环境监测以及其他任何需要量测二氧化碳浓度的场所使用。

以准确二氧化碳读值判断室内实际通风需求，达到节约能源同时维护优良室内空气质量的效果!

该款产品经测试能在极高湿度环境之下操作，使得VS08 能被安装于诸多高湿度环境监测场所如花卉温室、蘑菇养殖场、酿酒厂、高湿度地区空气处理机等。

VS08 同时通过EMC 认证标准能做为轨道交通设备，可应用于火车或地铁车厢通风控制等用途。

产品特点：

●采用瑞典SenseAir公司最先进的红外线探测技术(NDIR)，能确保测量数值精确稳定。

●测量范围：0-2,000ppm CO2

●两路仿真信号输出:(跳脚选择)

●OUT 1: 0-10V (对应0-2,000ppm CO2)

●OUT 2: 4-20mA（对应0-2,000ppm CO2）

●一般环境之中使用无须校正

●符合极端潮湿环境工作条件

●符合EN50121-3-2 EMC 标准

●简洁设计安装便利, 连接到DDC的最佳选择量程范围可选:0-2% or 0-5%

●两种不同安装外壳:

●1) IP65风管型外壳(产品型号：VS08-K)

●2) IP65壁挂式外壳(产品型号：VS08-W)(注意:传感器安装探头必须向下)