红外气体传感器资料
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。
红外二氧化碳传感器
高分辨率红外二氧化碳CO2气体传感器二氧化碳气体传感器描述：红外二氧化碳传感器利用NDIR技术检测CO2气体浓度。
传感器内部有一个红外光源，一个双元件红外探测器，一个独特的光波导让气体扩散进去，ARM7内核微处理器，输出电压与电源极性无关。
传感器可以设置为线性电压输出，全量程0.4V-2.0V参考供电电源负极，或者设置为催化燃烧格式输出，通常零点是中间电压，相对于检测管脚在满量程点的电压是100mV。
此外，通过串口连接可以读取输出值和访问内部配置。
通信连接点3系的Prime2是焊盘，5系的Prime2是管脚。
内部的集成电路可以实现的功能如驱动光器件，提取检测信号，把信号强度转化为浓度，进行温度补偿和量化输出值等。
在催化燃烧配置时，Prime2可以在满足电源供电要求的条件下，不改变电路并完全替代催化燃烧传感器。
当Prime 2用于恒流催化燃烧电路时，外围元件需要满足电源要求。
二氧化碳气体传感器特性：★原装进口传感器,且体积全球最小；★可检测空气中上百种可燃及有毒有害气体的浓度和泄露；★采用先进微处理技术, 响应速度快, 测量精度高, 稳定性好；★具有良好的搞干扰性能, 使用寿命长达8年;★电压和串口同时输出特点, 方便客户调试使用,★传感器出厂精准标定,使用现场无须标定, 关键参数自动识别；★全量程范围温度数字自动跟踪补偿, 保证测量准确性；★更换时无须标定；★全最简化的外围电路, 生产简单, 操作方便;软件自动校准,★在可直接输出0.4-2V, 0-1.6V, 0-4V, 0-5V等电压信号和TTL电平信号;★安全型电路设计, 可带电热拔插操作;★PPM, %VOL, mg/m3三个单位显示；★防高浓度气体冲击的自动保护功能；外观描述所有尺寸以mm为单位（±0.1mm，除非标注）。
Rx和Tx 3系的为焊盘输出格式Prime1可以配置为催化燃烧格式输出或线性电压输出。
两种格式都不受电源极性影响，如下所示：线性电压设置:温度补偿在标定气体浓度水平的零点和量程点都有温度补偿。
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。
红外气体传感器的作用及优缺点
红外气体传感器概述：
红外气体传感器与其它类别气体传感器如电化学式、催化燃烧式、半导体式等相比具有应用广泛、使用寿命长、灵敏度高、稳定性好、适合气体多、性价比高、维护成本低、可在线分析等等一系列优点。
其广泛应用于石油化工、冶金工业、工矿开采、大气污染检测、农业、医疗卫生等领域。
红外气体传感器的优缺点：
首先，红外传感器的应用很广，在检测很多种的气体中都使用到它，而且它的可靠性很高，选择性很好，精度也高，没有毒，受到环境的干扰较小，寿命比较长，对氧气不依赖等等的优点，在未来的市场中很可能会成为主流的。
当然，它也有缺点，因为处在刚刚起步的阶段，技术不够精湛，而且市场上很少，制造的成本比较高，这些种种的缺点对它在市场上的使用都有一定的限制。
但是，希望在未来的技术发展中，可以发现更多更好的技术让它变得更加成熟，更加实用，在市场上的占有位置更高。
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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）
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原理
红外气体传感器是一种基于不同气体分子的分子结构 不同，对红外光谱特定波长的光具有选择吸收特性， 利用气体浓度与吸收强度关系（朗伯-比尔LambertBeer定律）鉴别气体组分并确定其浓度的气体传感装 置。
朗伯-比尔Lambert-Beer定律：光被透明介质吸收的比 例与入射光的强度无关；在光程上每等厚层介质吸收 相同比例值的光。
优点
稳定性好，非常适合在线使用。 寿命长，使用方便 灵敏度高，既可以分析常量气体，又可以分析
微量气体，适用量程范围广。例如：分析器的 微量量程0-10³10-6CO2，0-30³10-6CO。 受环境影响小，抗气体干扰能力强，只有被检 测器内气体吸收所对应的气体才有灵敏度。
缺点
红外气体传感器属于近年来发展的新型传感器， 技术难度较传统的传感器大得多，现在的高精 度的红外气体成本大多昂贵，所以现在红外气 体传感器的使用还不是很普遍，未来一段时间， 使用半导体和催化原理的气体检测仪器仪表依 靠着价格优势仍会占据大部分的市场。
璃，避免气室内气体对光 源影响，以及外界环境对 光源污染 ③ 气室尺寸和配置需要
根据具体的检测气体和范 围来决定（工艺） ④ 气室内壁采用高度抛 光铝合金材料（工艺） ⑤ 也可选用镀金气室内
壁（用于高腐蚀性气体浓 度检测） ⑥ 在探测器法兰上装配 有进气口和出气口
与其他气体传感器对比
气体传感器 紫外气体分析
比尔—朗伯定律数学表达式：A=lg(1/T)=Kbc ； A为 吸光度,T为透射比,是透射光强度比上入射光强度 K为摩 尔吸收系数.它与吸收物质的性质及入射光的波长λ有关. c为吸光物质的浓度 b为吸收层厚度
结构
① 红外光源为电调制光
源，输出脉冲光，光源不 含任何机械运动器件 ② 光源表面覆盖氟化玻
应用
实时监测农业大棚里面二氧化碳的浓度，在浓 度过低时及时发出警告，施加气肥
实时监测工业生产过程中的有害气体例如NO， CO，SO2等的排放量，检测是否符合排放标准
实时监测空气中有害气体的浓度，作为天气预 报机构发布出行消息依据。
氧气浓度的检测，对探井挖矿业提供深处氧气 浓度数据，避免探险人员窒息死亡。
电化学气体分析
在线色谱 激光气体分析
缺点
选择性差，电气部分的干扰
稳定性差，选择性差，受流量和环境温度 影响大。 容易受背景气体中其它气体的 影响，容易中毒失效。
重复性差，稳定性差，需要载气，使用麻 烦。
光源价格昂贵，且对环境要求高，容易损 坏。 半导体激光光源主要用作近红外光 源，气体吸收灵敏度低。
…………
未来发展方向
精度更高，体积更小，可检测越来越多的气体， 稳定性和灵敏度更加高，随着技术的发展成本 越来越低，将会占据传感器的主要市场。
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