二氧化碳传感器是用于检测
二氧化碳浓度的机器。二氧化碳是
绿色植物进行
光合作用的原料之一,作物
干重的95%来自光合作用。因此,使用二氧化碳传感器控制浓度也就成为影响
作物产量的重要因素。
二氧化碳是一种无色无味的气体,它是大气重要组成成分之一。二氧化碳作为
光合作用的主要
反应物,其浓度大小直接关系到农作物的
光合效率,决定着农作物的
生长发育,成熟期,
抗逆性,质量,产量等。但其含量过高除了会产生
温室效应等多种影响,还会危害人类的健康。当浓度达到0.3%时人们会出现明显的
头痛,达到4%-5%时会感到
眩晕。
室内环境尤其是在空调房间,环境相对密封,如果长时间不通风换气,二氧化碳浓度会逐渐升高,对
人体健康不利,根据2003年实施的
室内空气质量标准,
日平均二氧化碳含量体积分数
标准值不超过0.1%。
1850年,英国是全球最大的二氧化碳排放国,
排放量几乎是第二大排放国美国的6倍。此外,前五大排放国还包括法国、德国和
比利时。2011年,中国成为世界最大的排放国,
美国、印度、
俄罗斯和日本紧随其后。
为了解决二氧化碳所带来的的环境污染,研发一款二氧化碳传感器是很有必要的。二氧化碳传感器主要检测
大气环境中的二氧化碳成分。
国外
发达国家对吸收式
气体传感器技术的研究起步比较早:最早用光谱吸收式
光纤传感技术进行气体浓度测量研究的是日本 Tohoku 大学的 H . inaba 和K . Chan等人,在光纤透射窗口波段范围内,作了一些气体传感的基本研究。
1979 年,他们提出利用长距离光纤进行大气污染检测, 1983年,他们将
LED作为
宽带光源,配合
窄带干涉滤光片,对
甲烷在1331 . 2nm附近的光谱进行检测,在这一系统中的气室长度为0 . 5m,传输光纤为10km长的
多模光纤,接收器件采用冰和
甲醇混合制冷的锗探测器,系统最小
探测灵敏度为25% LEL (气体
爆炸下限)。其后, 1985年, H.Inaba 和 K . Chan 及 H.Ito等人又用InGaAs材料LED作为光源去对准
甲烷在 1665.4 nm处的
谐波吸收峰,系统最小探测灵敏度提高了一倍。
国内红外吸收型二氧化碳气体传感器的研究起步较晚,国内生产和使用的传感器主要是固体电解质式、
钛酸钡复合氧化物电容式、电导变化型后膜式等,这些传感器存在许多
不足之处:对气体选择性差、容易出现误报,并且系统需要频繁校准,使用寿命短等缺点。直到2005年中国非分光红外(NDIR)气体传感器
技术研究才取得新进展,但是,其关键元件仍然需要进口。红外气体
检测技术在中国无论是在用新技术改造
传统产业,还是在替代进口各方向都有明显优势,
应用范围广泛,具有明显的经济和
社会效益。
蔬菜需二氧化碳浓度一般1000~1500ppm。因此,
塑料大棚内二氧化碳亏缺相当严重,成为影响塑料大棚蔬菜产量的重要因素。在塑料大棚中安装二氧化碳传感器可以
保证在二氧化碳浓度不足的情况下及时报警,从而使用气肥。保证蔬菜、
食用菌、鲜花、中药等提早上市、高质高产。
该传感器利用非色散红外(NDIR)原理对空气中存在的CO2进行探测,具有很好的选择性,无氧气
依赖性,广泛应用于存在
可燃性、
爆炸性气体的各种场合。
是将现场检测到的二氧化碳浓度转换成标准
4-20mA 电流信号输出、广泛应用于石油、化工、冶金、 炼化、燃气输配、生化医药及水处理等行业。
据
混合气体的总
导热系数随待分析
气体含量的不同而改变的原理制成,由
检测元件和补偿元件配对组成
电桥的两个臂,遇
可燃性气体时检测元件电阻变小,遇非可燃性气体时检测元件电阻变大(空气背景),桥路
输出电压变量,该电压变量随
气体浓度增大而成
正比例增大,补偿元件起参比及温度
补偿作用,主要应用场所在民用、工业现场的天然气、
液化气、煤气、烷类等可燃性气体及汽油、醇、酮、苯等
有机溶剂蒸汽的浓度检测。