红外吸收式气敏传感器

  仪器信息网 ·  2012-11-23 08:51  ·  46785 次点击
红外线吸收式气敏传感器具有精度高,选择性好,气敏浓度范围宽等特点。但加上防护罩的传感器往往体积变大,构造复杂,价格高而且使用和保养难度一般较大。
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红外线吸收式气敏传感器的典型构造形式如图8.4.5所示。近年来,由于红外光敏元件和红外光干涉滤光片性能有极大提高,价格也日趋便宜,因此图8.4.6的形式逐渐取代了图8.4.5的形式。
图8.4.5的形式是电容麦克型。它包括两个构造形式完全相同的光学系统:其中一束红外光入射到比较槽,槽内密封着某种气体;另一束红外光入射到测量槽,槽内通入被测气体。两个光学系统的光源同时(或交替地)以固定周期开闭。当测量槽的红外光照射到某种被测气体时,不同种类的气体,将对不同波长的红外光具有不同的吸收特性。同时,同种气体而不同浓度时,对红外光的吸收量也彼此相异。因此,通过测量槽红外光光强变化就可知道被测气体的种类和浓度。由于采用两个光学系统,所以检出槽内的光量差值将随着被测气体种类不而不同。同时,这个差值对于同种被测气体而言,也会随被测气体的浓度增高而增加。由于两个光学系统以一定周期开闭,因此光量差值以振幅形式输入到检测器。
检测器也是密封存有一定气体的容器。两种光量振幅的周期性变化,被检测器内气体吸收后,可以变为温度的周期性变化,而温度的周期性变化最终体现为竖隔薄膜两侧的压力变化而以电容量的改变量输出至放大器。
将图8.4.5和图8.4.6所示的两种形式进行比较,可以发现:图8.4.6的量子型红外光敏元件取代了图8.4.5的检测器,因此可直接把光量变为电信号;同时,光学系统与气体槽也都因合二为一,而大大简化了传感器构造。
为增加量子型红外光敏元件灵敏度和适合其红外光谱响应特性,采用图8.4.6所示更换干涉型红外滤光片的方法,比较简单易行,而且也可以通过改换滤光片来增加被测气体种类和扩大测量气体的浓度范围。

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