一. 非色散紅外傳感器
定義:Non-Dispersive Infrared (NDIR)傳感器是一種由紅外光源、光路、紅外探測(cè)器、電路和軟件算法組成的光學(xué)傳感器,主要用于測(cè)化合物,例如:CH4、CO2、N2O、CO、CF4、NO、SO2、NH3、乙醇、苯等,并包含絕大多數(shù)有機(jī)物。NDIR傳感器用一個(gè)廣譜的光源作為紅外傳感器的光源,光線穿過光路中的被測(cè)氣體,透過窄帶濾波片,到達(dá)紅外探測(cè)器。通過測(cè)量進(jìn)入紅外傳感器的紅外光的強(qiáng)度,來(lái)判斷被測(cè)氣體的濃度。下面是NDIR氣體檢測(cè)儀表原理圖。
為什么要用NDIR傳感器?
市場(chǎng)上常見的傳感器,例如催化燃燒和電化學(xué)傳感器并不是什么氣體都能測(cè),CO2就測(cè)不了,但是NDIR傳感器能測(cè)CO2,NDIR最常見的被測(cè)氣體是CH4、CO和CO2。
測(cè)有機(jī)氣體,NDIR比催化燃燒好在哪里?
催化燃燒傳感器雖然能測(cè)可燃?xì)猓龅胶?、氯、溴、硫、有機(jī)硅的氣體,傳感器就會(huì)中毒,靈敏度永久性的下降。但同樣條件下,NDIR傳感器就不會(huì)有任何影響,因?yàn)楣庠春吞綔y(cè)器都被玻璃或?yàn)V波片保護(hù)了起來(lái),和氣體并不接觸。
NDIR最大的優(yōu)勢(shì)是什么?
NDIR傳感器有一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)——長(zhǎng)期穩(wěn)定性優(yōu)異,維護(hù)成本低。這也是NDIR傳感器銷量高速增長(zhǎng)的主要原因。目前估計(jì),大約有3% ~ 5%的工業(yè)可燃?xì)鈨x表用的就是NDIR傳感器,年增長(zhǎng)率約10%。
NDIR還有什么優(yōu)點(diǎn)?
NDIR的優(yōu)點(diǎn)包括:抗中毒、不需要氧氣、長(zhǎng)期穩(wěn)定性優(yōu)異、溫度范圍寬,測(cè)量濃度到100%vol。
NDIR有什么缺點(diǎn)?
缺點(diǎn)包括:
1. NDIR傳感器功耗和催化燃燒傳感器相當(dāng);
2. 最低檢測(cè)限較高,測(cè)量ppm級(jí)別的氣體濃度成本較高;
3. 結(jié)構(gòu)、軟件、硬件比較復(fù)雜,價(jià)格也就相對(duì)較貴。同級(jí)別NDIR CH4傳感器價(jià)格是催化燃燒傳感器的5~10倍。分析級(jí)的多氣體NDIR傳感器單價(jià)可能會(huì)達(dá)到5萬(wàn)元。
NDIR今后的發(fā)展方向是怎樣的?
NDIR的技術(shù)路線分為兩條:
1. 向高分辯率、長(zhǎng)波長(zhǎng)、多氣種方向發(fā)展,主要市場(chǎng)是分析儀表。
2. 向小體積,低成本方向發(fā)展,主要市場(chǎng)是室內(nèi)空氣質(zhì)量IAQ檢測(cè)和電力SF6泄露檢測(cè),氣種包含CO2和碳?xì)銱C類氣體,全球銷量約幾百萬(wàn)只。
除了NDIR原理,還有什么原理的紅外傳感器?
和NDIR相對(duì)應(yīng)的是DIR——分光型的紅外氣體傳感器。DIR主要用在分析儀表中,體積大,功耗高,怕震動(dòng),不適合用在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境中。還比較常見的是TDLAS紅外氣體傳感器,主要也是用在分析儀表中,或開放光路檢測(cè)系統(tǒng)中。
隨著技術(shù)的進(jìn)步,光聲紅外(Photoacoustic)氣體傳感器也進(jìn)入了實(shí)用。它和NDIR傳感器各有優(yōu)勢(shì),會(huì)長(zhǎng)期共存,哪種會(huì)最終勝出,現(xiàn)在還不能定論。
二. 量程(Range)
定義:從原理上來(lái)說,NDIR傳感器的可以測(cè)量0~100%vol的目標(biāo)氣體,但由于需求的差別,成本的考慮,軟件算法的精度等原因,NDIR傳感器的量程被分成各種各樣。諾聯(lián)芯的傳感器就有從100ppm到100%vol量程不等。
最常用的量程是多少?
CO2:在工業(yè)安全應(yīng)用中,測(cè)CO2最常見的量程是5%vol,即50000ppm;在室內(nèi)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)應(yīng)用中,常見的量程是1%vol,即10000ppm;在汽車尾氣排放檢測(cè)應(yīng)用中,常見的量程是20%;在煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)應(yīng)用中,常見量程是20%vol。在空氣中TVOC和水中TOC檢測(cè)中,量程范圍大約是100ppm ~ 10000ppm。
CH4:在工業(yè)安全應(yīng)用中,測(cè)CH4最常見的量程是5%vol,即100%LEL;如果是監(jiān)測(cè)天然氣泄漏,量程大約是1000ppm;在汽車尾氣排放檢測(cè)中,測(cè)的是碳?xì)銱C總量,量程多見為30000ppm己烷或2000ppm己烷;在煤層氣瓦斯抽放或垃圾填埋場(chǎng)應(yīng)用中,量程50%vol就夠用了;如果是CH4分析儀表,量程必須到100%vol。
NDIR的量程和測(cè)量誤差有關(guān)系嗎?
量程和測(cè)量誤差有關(guān)系。濃度越高,檢測(cè)絕對(duì)誤差越大。NDIR傳感器,不管怎么設(shè)計(jì),量程都可以做到100%vol,只是算法上面支持還是不支持罷了。但和測(cè)量誤差相關(guān)的因素就太多了,有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、光源和探測(cè)器的選擇、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)、測(cè)量方法、溫度漂移、濕度影響、壓力影響等等。下文會(huì)陸續(xù)提到。
NDIR的量程和傳感器體積有關(guān)系嗎?
有關(guān)系。體積比較大,光路比較長(zhǎng)的NDIR傳感器模塊,其量程一般來(lái)說都比較小,大約幾百到幾千ppm;體積比較小,光路短的NDIR傳感器模塊,其量程一般都比較大,從5%vol到100%vol不等。
三. 精度(Accuracy)
定義:NDIR傳感器測(cè)量被測(cè)氣體時(shí),測(cè)量值和真值之間的誤差用來(lái)度量傳感器的精度。
為什么其它類型的傳感器沒有精度,而NDIR傳感器有精度呢?
電化學(xué)和催化燃燒傳感器是微弱模擬信號(hào)輸出的傳感器,其性能參數(shù)只有線性和重現(xiàn)性,規(guī)格書上沒有“精度”這兩個(gè)字。而市面上的NDIR傳感器多數(shù)都是數(shù)字化輸出的,已經(jīng)是一臺(tái)小型的“儀器”了,所以通上電以后,讀數(shù)會(huì)通過模擬輸出口或數(shù)字輸出口輸出,因此有精度的參數(shù)。
NDIR傳感器的精度如何表述?
比較科學(xué)的表述應(yīng)該按溫度范圍來(lái)做分類,例如:-40℃ ~70℃之間誤差為±x.x%;-25℃~55℃之間誤差為±x.x%;0℃~40℃之間誤差為±x.x%。但是當(dāng)氣體濃度非常小時(shí),用百分比誤差來(lái)表述就不合適了,需要用一個(gè)絕對(duì)濃度值來(lái)表示。因此,就產(chǎn)生了這樣的表達(dá)方式:10ppm + 3%rel。當(dāng)表達(dá)NDIR傳感器精度的時(shí)候,溫度范圍是一定要放在一起表達(dá),否則就不全面。
NDIR傳感器測(cè)量高濃度和低濃度氣體的時(shí)候,精度是一樣的嗎?
不一樣。低濃度的時(shí)候,NDIR傳感器的絕對(duì)誤差小,相對(duì)誤差大。高濃度時(shí),絕對(duì)誤差大,相對(duì)誤差小。如果從設(shè)計(jì)和制造難易度上來(lái)做比較的話,低濃度時(shí)候做到高精度比較困難。測(cè)量ppm級(jí)別CH4泄漏一直都是工業(yè)界很難解決的技術(shù)難題。
四、響應(yīng)時(shí)間(Response time)
響應(yīng)時(shí)間是如何定義的?
定義:傳感器信號(hào)從零點(diǎn)上升到通氣平衡點(diǎn)一定百分比,所需的時(shí)間稱為響應(yīng)時(shí)間,通常用T90來(lái)描述。從零點(diǎn)上升到平衡信號(hào)值的50%所需要的時(shí)間稱為T50,從零點(diǎn)上升到90%所需的時(shí)間稱為T90,從零點(diǎn)上升到99%所需的時(shí)間稱為T99。
催化燃燒傳感器和NDIR傳感器哪個(gè)響應(yīng)快?
一般說來(lái),催化燃燒傳感器響應(yīng)會(huì)更快。原因是催化燃燒傳感器內(nèi)部體積更小,氣體濃度達(dá)到平衡所需的時(shí)間也會(huì)更短。NDIR傳感器為達(dá)到比較好的分辨率,光學(xué)腔體必須加長(zhǎng),這同時(shí)也加大了死體積,濃度平衡時(shí)間也就加長(zhǎng)了。所以在擴(kuò)散模式下,NDIR傳感器的響應(yīng)時(shí)間也就延長(zhǎng)了。因此,諾聯(lián)芯的分析級(jí)紅外傳感器采用了泵吸式的進(jìn)氣方式,T90響應(yīng)時(shí)間可以達(dá)到2~5秒,比催化燃燒傳感器響應(yīng)更快。
怎樣才能使紅外傳感器響應(yīng)時(shí)間更短?
在不改變傳感器其它性能的前提下,可以將擴(kuò)散模式改為泵吸模式,可以縮短響應(yīng)時(shí)間。氣泵流量調(diào)節(jié)比較好控制,不像擴(kuò)散模式難以捉摸。
在傳感器結(jié)構(gòu)一定,氣體流量一定的情況下,還有什么因素影響響應(yīng)時(shí)間?
軟件會(huì)影響傳感器響應(yīng)時(shí)間。有些紅外儀表廠商,因?yàn)閭鞲衅鞣直媛什患?,所以拉寬了滑?dòng)移動(dòng)平均的時(shí)間窗口,以換得較好的分辨率。但帶來(lái)的副作用就是響應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)。
五. 重現(xiàn)性(Repeatability)
定義:在同一天之內(nèi),每小時(shí)通氣一次同樣濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣,獲得6次通氣平衡的讀數(shù),然后計(jì)算6次讀數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差。該標(biāo)準(zhǔn)差越接近于零,說明傳感器的重新性越好。
NDIR傳感器和催化燃燒傳感器的重現(xiàn)性哪個(gè)更好?
NDIR更好。催化燃燒傳感器的催化珠是暴露在空氣中的,容易收到環(huán)境中各種氣體的干擾和毒害,從而造成零點(diǎn)和靈敏度變化。NDIR傳感器內(nèi)部的元件都是被光學(xué)玻璃或?yàn)V波片保護(hù)起來(lái)的,不會(huì)受到其他氣體的干擾和毒害。光路是鍍金的,也不會(huì)被腐蝕。所以,NDIR傳感器的變化非常緩慢。在一天之內(nèi)幾乎沒有變化。
一天之內(nèi)溫度變化了怎么辦?
實(shí)驗(yàn)室都是在室內(nèi)的,即使一天之內(nèi)溫度變化也不會(huì)超過5℃。5℃對(duì)任何氣體傳感器來(lái)說都不會(huì)造成大的溫漂,NDIR也不例外。所以不用擔(dān)心一天內(nèi)的溫漂。
測(cè)量重復(fù)性的時(shí)候用什么濃度的氣體?
原則上是用量程的25% ~ 75%之間,濃度不要太高,也不要過于低。
六. 供電電壓(PowerSupply)
定義:給NDIR傳感器的紅外光源、探測(cè)器和放大電路供電的直流電壓。
紅外光源是一直點(diǎn)亮的嗎?
不是的。紅外光源是一閃一閃的,每次閃爍的時(shí)候,需要給紅外光源供電。供電方式分為恒壓、恒流和恒功率三種,電路是恒壓最容易,恒功率最復(fù)雜。
探測(cè)器供電電壓有多高?
這根據(jù)傳感器廠家所選的紅外探測(cè)器類型而定。探測(cè)器類型主要有熱電堆和熱釋電兩種。熱電堆是一個(gè)無(wú)源器件,實(shí)質(zhì)上是一個(gè)溫度傳感器。熱釋電探測(cè)器的信號(hào)比熱電堆的信號(hào)大很多,價(jià)格也會(huì)比熱電堆探測(cè)器高很多。
放大電路的電壓是多少伏呢?
放大電路的電壓取決于運(yùn)放的工作電壓范圍。有的運(yùn)放工作范圍很寬,一般3.3V或5V都可以工作的。
七、. 功耗(PowerConsumption)
定義:NDIR紅外傳感器的功耗主要消耗在紅外光源上,探測(cè)器和放大電路的功耗和紅外光源比起來(lái)是微乎其微的。如果是用一般的鎢絲燈作為紅外光源,那么整個(gè)紅外傳感器的功耗就只有零點(diǎn)幾瓦。
設(shè)計(jì)紅外光源供電電路的時(shí)候如何考慮功耗?
紅外光源冷態(tài)和熱態(tài)的時(shí)候電阻差很多倍,如果是恒壓供電,那么需要選擇電流比較大的供電芯片,而不僅僅是按照NDIR傳感器規(guī)格書上所寫的功耗來(lái)選擇。
NDIR傳感器規(guī)格書上的功耗是如何計(jì)算出來(lái)的?
紅外光源是一閃一閃的。如果占空比是50%,那么光源的功率其實(shí)是將點(diǎn)亮?xí)r的功率除以2得到的。
放大電路的功耗大概有多少?
放大電路的功耗主要消耗在運(yùn)放上,一般來(lái)說電流只有幾個(gè)mA。如果是5V供電,5mA電流,那么功耗就是5V*5mA=25mW。
八.分辨率(Resolution)
定義:分辨率是描述傳感器能夠分辨的最小的氣體濃度改變量的參數(shù)。分辨率和靈敏度和噪聲相關(guān),類似電子技術(shù)里面的一個(gè)參數(shù)——信噪比。計(jì)算公式是:分辨率=3*信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)差/靈敏度
NDIR傳感器的分辨率和最低檢測(cè)限一樣嗎?
不一樣。電化學(xué)和催化燃燒傳感器的分辨率約等于最低檢測(cè)限,因?yàn)樗麄兊男盘?hào)大小和被測(cè)氣體濃度是線性的。而NDIR則不同。NDIR傳感器的靈敏度在不同濃度下是不一樣的,零點(diǎn)時(shí)最高,滿量程時(shí)最低。另外,不同濃度下的噪聲水平卻是接近的。因此,根據(jù)分辨率的公式,NDIR傳感器在零點(diǎn)時(shí)分辨率最好,即最小,相反,在滿量程的時(shí)候最差。
相同尺寸的紅外傳感器,測(cè)不同的氣種,分辨率一樣嗎?
不一樣。不同氣種的NDIR傳感器分辨率和氣體吸收紅外光的能力相關(guān)。同樣是1000ppm的甲烷CH4、二氧化碳CO2和六氟化硫SF6,所造成的紅外光吸收排序?yàn)?CH4<CO2<SF6。但因?yàn)檫@三種氣體的紅外吸收波長(zhǎng)不同,所以不能簡(jiǎn)單的認(rèn)為SF6傳感器最容易,CH4傳感器最難。事實(shí)上是CO2傳感器最容易,測(cè)量CH4最難。
工業(yè)安全級(jí)的NDIR傳感器分辨率標(biāo)準(zhǔn)是多少?
現(xiàn)在市面上最常見的NDIR傳感器是CH4和CO2的。CH4傳感器可以接受的分辨率為500ppm,即1%LEL;CO2傳感器可以接受的分辨率為100ppm。高端的需求,檢測(cè)CH4泄露的傳感器分辨率需要在25ppm以下,檢測(cè)尾氣排放CO2的傳感器分辨率需要1ppm。這兩個(gè)分辨率,諾聯(lián)芯的LARK-1系列傳感器都能夠達(dá)到。
九. 暖機(jī)時(shí)間(Warmup Time)
定義:傳感器能夠達(dá)到規(guī)格書所寫性能范圍的上電時(shí)間。
暖機(jī)時(shí)間短和暖機(jī)時(shí)間長(zhǎng)對(duì)性能有什么影響?
暖機(jī)時(shí)間短,傳感器內(nèi)部溫度還處于上升的過程中,并未平衡,所以此時(shí)的測(cè)量數(shù)據(jù)精度稍差。等傳感器溫度平衡了,就能達(dá)到更好的精度。工業(yè)安全領(lǐng)域用的NDIR傳感器暖機(jī)時(shí)間比較短,1分鐘之內(nèi)都能正常檢測(cè)。高精度、高分辨率儀表所用的傳感器,暖機(jī)時(shí)間就比較長(zhǎng)了,基本上都要20分鐘以上。
暖機(jī)還有什么好處?
暖機(jī)還可以驅(qū)除光路內(nèi)的凝露。在一些濕度高的環(huán)境中,如果NDIR傳感器存放時(shí)間長(zhǎng)了,光路內(nèi)會(huì)結(jié)露。上電后,溫度上升,凝露會(huì)慢慢減退,達(dá)到規(guī)格書所規(guī)定的檢測(cè)精度。
如果有凝露,傳感器讀數(shù)是高還是低?
會(huì)偏高,甚至滿量程報(bào)警。隨著凝露慢慢蒸發(fā),讀數(shù)會(huì)慢慢降下來(lái)。
十. 溫度范圍(OperatingTemperature Range)
定義:NDIR傳感器能夠保證精度的溫度范圍,用℃來(lái)定義。
不同的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)所需要滿足的溫度范圍各是多少?
僅針對(duì)測(cè)量甲烷CH4。中國(guó)煤安標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的溫度范圍較窄,0℃~40℃。中國(guó)消防認(rèn)證所規(guī)定的溫度范圍較寬,-40℃~70℃。美國(guó)加拿大的CSA標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溫度范圍居中,-25℃~55℃。
超過傳感器規(guī)格書所規(guī)定的范圍,傳感器會(huì)壞嗎?
不會(huì)。NDIR傳感器所用的電子元件一般都能覆蓋-40℃~85℃。但結(jié)構(gòu)件則不同,如果材料選擇不當(dāng)或多種材料配合不當(dāng)(主要是熱膨脹系數(shù)),傳感器會(huì)造成永久損壞。
如果想超過溫度范圍使用,該如何操作?
1. 首先要選擇在寬溫度范圍內(nèi)不會(huì)損壞的NDIR傳感器。
2. 電子元件選擇溫度范圍寬的,而且溫漂小的。
3. 自己設(shè)計(jì)補(bǔ)償軟件和算法。
十一. 濕度范圍(OperatingHumidity Range)
定義:NDIR傳感器能夠保證精度的濕度范圍,一般以相對(duì)濕度%RH來(lái)定義。
如果濕度高,傳感器會(huì)損壞嗎?
如果NDIR傳感器在工作狀態(tài),高濕度不會(huì)損壞傳感器,因?yàn)閭鞲衅鞯臒崃繒?huì)減少冷凝水。如果傳感器不在工作狀態(tài),高濕度就很可能損壞傳感器。因?yàn)楦邼穸葧?huì)造成傳感器內(nèi)部冷凝水,使電子元器件短路并損壞。
濕度高對(duì)傳感器讀數(shù)會(huì)有什么影響?
在高濕度的情況下,讀數(shù)一般都會(huì)偏高一點(diǎn)。
什么應(yīng)用場(chǎng)合會(huì)有高濕度?
在地下煤礦和下水道中常年都有較高濕度。NDIR傳感器用在這樣的環(huán)境讀數(shù)都需要考慮除濕。
十二. 壓力范圍(OperatingPressure Range)
定義:NDIR傳感器能夠工作的壓力范圍。一般以大氣壓來(lái)定義。
NDIR傳感器能夠承受的壓力范圍有多大?
只要傳感器內(nèi)的紅外光源和探測(cè)器不損壞,NDIR傳感器就能用。按照經(jīng)驗(yàn),0.5個(gè)大氣壓到1.5個(gè)大氣壓都能夠使用。
如果傳感器工作在較高或較低的壓力范圍,傳感器精度能夠保證嗎?
不能保證。當(dāng)氣壓改變時(shí),雖然相對(duì)濃度不會(huì)變,但氣體的絕對(duì)濃度會(huì)改變,因此傳感器的讀數(shù)會(huì)上升。如果軟件的算法不變的話,壓力高時(shí),讀數(shù)會(huì)高,壓力低時(shí),讀數(shù)會(huì)低。但讀數(shù)和壓力并不會(huì)呈線性。
NDIR傳感器對(duì)氣體流量大小有要求嗎?
有的。以LARK-1系列的紅外氣體傳感器為例,流量范圍是300 ~ 900ml/min。如果流量大了,會(huì)在腔體內(nèi)造成正壓,使讀數(shù)上升。
十三. 零點(diǎn)漂移(ZeroDrift)
定義: 傳感器零點(diǎn)隨時(shí)間的變化量。一般以ppm/mon,或%vol/year的單位來(lái)計(jì)量。
零點(diǎn)漂移多少是能夠接受的呢?
在工業(yè)安全領(lǐng)域,NDIR CH4傳感器零點(diǎn)的漂移至少需要控制在1000ppm/mom以內(nèi)。按照消防認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn),零點(diǎn)和測(cè)量點(diǎn)的月漂移必須小于0.15%vol/mon。但這個(gè)漂移值在實(shí)際應(yīng)用中是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的,因?yàn)楣I(yè)現(xiàn)場(chǎng)能夠接受的漂移值是0.25%vol/6mon。諾聯(lián)芯的傳感器可以控制在500ppm/3mon之內(nèi)。注意,這是不控溫,不控濕的情況下所測(cè)得的曲線。
和催化燃燒傳感器相比,零點(diǎn)漂移誰(shuí)會(huì)好一些?
如果是原理和原理相比,一定是NDIR傳感器會(huì)好一些。因?yàn)槭忻嫔辖^大部分NDIR傳感器都能做到5年漂移小于10%讀數(shù)。而催化燃燒傳感器能夠達(dá)到這個(gè)水平的是鳳毛麟角。
NDIR傳感器的零點(diǎn)誤差和測(cè)量誤差有關(guān)系嗎?
有密切的關(guān)系。如果零點(diǎn)誤差為E,測(cè)量點(diǎn)誤差會(huì)大很多,甚至達(dá)到3E以上。
十四. 平均故障間隔時(shí)間(MTBF)
定義: 英文全稱是“Mean Time Between Failure”。是衡量一個(gè)產(chǎn)品(尤其是電器產(chǎn)品)的可靠性指標(biāo)。它反映了產(chǎn)品的時(shí)間質(zhì)量,是體現(xiàn)產(chǎn)品在規(guī)定時(shí)間內(nèi)保持功能的一種能力。具體來(lái)說,是指相鄰兩次故障之間的平均工作時(shí)間,也稱為平均故障間隔。
NDIR傳感器的正常工作時(shí)間是幾年?
到目前為止,沒有確切的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),5年的壽命是一定能達(dá)到的。紅外光源的壽命是整個(gè)傳感器中壽命最短的,但也能達(dá)到幾萬(wàn)個(gè)小時(shí)。如果設(shè)計(jì)的好,一個(gè)紅外傳感器使用10年也不是沒有可能。
NDIR傳感器最容易出現(xiàn)什么故障?
該類傳感器最常出現(xiàn)的故障是讀數(shù)負(fù)漂。但只要標(biāo)定零點(diǎn)就可以了。零點(diǎn)標(biāo)定準(zhǔn)確了,測(cè)量點(diǎn)是一定準(zhǔn)確的。
為了延長(zhǎng)NDIR傳感器使用壽命,需要對(duì)氣體做些什么預(yù)處理?
最好對(duì)氣體進(jìn)行除塵、除濕、去油。這樣才能保持傳感器內(nèi)部光路清潔。
十五. 交叉靈敏度(CrossSensitivity)
定義: 檢測(cè)某特定氣體的NDIR傳感器對(duì)其它氣體也有響應(yīng),這種現(xiàn)象叫做交叉干擾。傳感器對(duì)其他氣體的響應(yīng)值和氣體真值之間的比值,叫做交叉干擾系數(shù),簡(jiǎn)寫“X$”,下圖為甲烷中C-H的變形振動(dòng)圖和伸縮振動(dòng)圖
H-C鍵變形振動(dòng)圖
H-C鍵的伸縮振動(dòng)圖
NDIR傳感器的交叉干擾和電化學(xué)傳感器相比如何?
NDIR傳感器的交叉干擾會(huì)小很多,也就是選擇性很好。拿CO傳感器來(lái)舉例,EC CO傳感器對(duì)H2S、SO2、NO2都會(huì)有較大響應(yīng),但NDIRCO傳感器對(duì)以上這些氣體幾乎沒有響應(yīng)。這個(gè)優(yōu)點(diǎn)是由不同氣體的紅外吸收光譜所決定的。
我可以用NDIR甲烷傳感器來(lái)測(cè)量丙烷或異丁烷嗎?
可以。在碳?xì)漕愇镔|(zhì)之中,幾乎都有HC單鍵或雙鍵,而這兩種化學(xué)鍵的紅外吸收波段都在3.3微米附近。NDIR CH4傳感器的紅外吸收波段在3.3微米,而且丙烷和異丁烷在3.3微米附近也有吸收,所以,用NDIR CH4傳感器可以用來(lái)測(cè)量丙烷或異丁烷。
LARK-1 CH4傳感器因?yàn)榉直媛屎?,不僅可以測(cè)量長(zhǎng)碳鏈的HC,還可以測(cè)量一氯甲烷和一溴甲烷,靈敏度大約是測(cè)量甲烷的20% ~ 25%。
如果用測(cè)CH4的NDIR傳感器測(cè)丙烷或異丁烷,會(huì)是線性的嗎?
在低濃度的時(shí)候是線性的,例如1000ppm以下。在不同的濃度點(diǎn)上交叉靈敏度會(huì)有一些差別,但對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線畫出來(lái)是單調(diào)的。