ndir原理 ndi的应用

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二氧化碳变送器选型要注意些什么?二氧化碳变送器的检测原理有哪些?

二氧化碳变送器选型:

1、现场CO2的浓度大概是多少。

2、现场环境因素:温度、湿度、压力。

3、精度要求多少。

4、输出信号类型:模拟信号、数字信号、无线。

二氧化碳变送器的检测原理:非分散红外线原理(NDIR)

二氧化碳变送器用于工业环境的二氧化碳测量,如温室、水果储存、安全报警、蘑菇房通风、家禽饲养和停车场。GMT220变送器可用于恶劣环境的二氧化碳测量。外壳IP65/NEMA4防护设计。并且材料有效防腐蚀。

客户可以在0-20%的浓度范围内选择。GMT221适用高浓度范围,而GMT222用于测量低浓CO2。CO2变送器还适配各种测量系统,除了标准的模拟电流、电压输出外,GMT220还有两个可选择浓度的报警继电器输出。此外还可选用LonWork数字接口。

什么是 非分散式红外线分析原理

就是不分光,用一个宽波长范围的光源,用两个窄带滤光片分别在检测器之前滤光,两个检测器一个作为传感器,一个作为参比。对比两个检测的信号,得出被测气体吸收了多少红外光从而得出浓度。市场上采用这种技术的产品很多,基本上都以分析仪为称呼,简称 NDIR !

NDIR红外气体分析仪资料

一 前言

NDIR红外气体分析仪作为一种快速、准确的气体分析技术,特别连续污染物监测系统(CEMS)以及机动车尾气检测应用中十分普遍。国内NDIR气体分析仪的主要厂家大都采用国际上八十年代初的红外气体分析方法,如采用镍锘丝作为红外光源、采用电机机械调制红外光、采用薄膜电容微音器或InSb等作为传感器等。由于采用电机机械调制,仪器功耗大,且稳定性差,仪器造价也很高。同时采用薄膜电容微音器作为传感使得仪器对震动十分敏感,因此不适合便携测量。随着红外光源、传感器及电子技术的发展,NDIR红外气体传感器在国外得到了迅速的发展。主要表现在无机械调制装置,采用新型红外传感器及电调制光源,在仪器电路上采用了低功耗嵌入式系统,使得仪器在体积、功耗、性能、价格上具有以往仪器无法比拟的优势。

二 NDIR气体分析基本机理

当红外光通过待测气体时,这些气体分子对特定波长的红外光有吸收,其吸收关系服从朗伯--比尔(Lambert-Beer)吸收定律。设入射光是平行光,其强度为I0,出射光的强度为I,气体介质的厚度为L。当由气体介质中的分子数dN的吸收所造成的光强减弱为dI时,根据朗伯--比尔吸收定律: dI/I=-KdN,式中K为比例常数。经积分得:lnI=-KN+α (1) , 式中:N为吸收气体介质的分子总数;α为积分常数。显然有N∝cl,c为气体浓度。则式(1)可写成:

I=exp(α)exp(-KN)=exp(α)exp(-μcL)=I0exp(-μcL) (2)

式(2)表明,光强在气体介质中随浓

度c及厚度L按指数规律衰减。吸收系数

取决于气体特性,各种气体的吸收系数

μ互不相同。对同一气体,μ则随入射波

长而变。若吸收介质中含i种吸收气体,

则式(2)应改为:

I=I0exp(-l∑μi ci) (3)

因此对于多种混合气体,为了分析特定

组分,应该在传感器或红外光源前安装

一个适合分析气体吸收波长的窄带滤光

片,使传感器的信号变化只反映被测气体浓度变化。

图1为NDIR红外气体分析原理图:以 CO2分析为例,红外光源发射出1-20um的红外光,通过一定长度的气室吸收后,经过一个4.26μm波长的窄带滤光片后,由红外传感器监测透过4.26um波长红外光的强度,以此表示CO2气体的浓度,

三 电调制NDIR红外气体传感器关键技术

在设计传感器的光学系统部分时,为了减少红外传感器微弱信号的衰减以及外界信号干扰,将前置放大电路也一并放在光学部件上,并采取了一定的电磁屏蔽措施。为了使气体红外吸收信号具有较好的分辨率,在进行结构设计时,红外光源、气室、红外探测器应设置在同一光轴上。此外为了使得信号足够大,可以使用椭圆型或抛物线型反射镜。红外光源由稳流供电,供电电压和电流根据使用的光源不同而不同。工作时,传感器根据预先设定的调制频率发出周期性的红外光,红外光源发出的红外光通过窗口材料入射到测量气室,测量气室由采样气泵连续将被测气体通入测量气室,气体吸收特定波长的红外光,透过测量气室的红外光由红外探测器探测。由于调制红外光的作用红外传感器输出交流的电信号,通过其后的前置放大电路放大后在一次经过高精密放大整流电路,得到一个与被测气体浓度对应的直流信号送入测控系统处理。红外传感器内有温度传感器探测其工作环境温度。红外传感器信号经过测控系统,并经数字滤波、线性插值及温度补偿等软件处理后,给出气体浓度测量值。

采用了以下关键技术:

1.红外光源及其调制

pulsIR,reflectIR等新型电调制红外光源等,升降温速度很快.

红外光源发射窗口上安装有透明窗,一方面可以保证发射的红外光波长在特定范围内,适合于对常规的气体如CO2、CO、CH4、NO、SO2等气体进行测量。此外也可以阻止外界环境对光源温度的影响。

2.镀膜气室

采用气室与外支撑分离的结构,安装时只需将气室固定安装在支撑结构的中心即可。此种结构设计保证了该部件易于装卸、更换;同时由于与外支撑分离,进一步减小了外界条件的影响,使仪器能适应复杂环境下工作。此外原来一些需要较长气室的传感器,采用以往方法加工镀膜工艺十分困难,采用此法后将十分容易,成本也将大大降低。传统气室采用了与外支撑一体化设计,具有制造容易、安装方便等优点,但受外界温度波动影响较大;其次,由于被分析气体成分复杂,具有一定的腐蚀性,如SO2、NOx等,长时间使用后气室极易被污染,直接影响测量精度。

3.红外探测器

红外探测器,NDIR气体传感器的核心部件,测量精度很大程度取决于传感器的性能高低。本研究采用高灵敏度红外传感器,例如TPS2534Gx/Gy,TPS4339Gw/Gx/Gy/Gz,在其封装上固定安装有针对不同气体的窄带干涉滤光片,可以实现对不同气体的测量。为了确保红外探测器得到较强的稳定信号,可以设计一种红外探测器定向轴,即使在前置放大板上焊接的红外探测器位置有一定的偏差,本传感器也可确保与红外光源和气室位于同一光学中心轴上。

红外探测器接收红外光产生的信号十分微弱,极易受外界的干扰,因此稳定可靠的前置放大电路是关键,最好采用高精密、低飘移的模拟放大电路,并采用窄带滤波电路。前置放大电路具有精度高、漂移小、响应快的特点。前置放大出来的信号通过二级放大电路,直接输出一个与气体浓度对应信号,并送入测控系统,通过非线性校正和补偿后得到气体浓度。

4、 传感器测控系统

为了实现NDIR气体传感器的测量、控制以及自动标定等功能,需要一个合适的微控制器来管理传感器。传感器测控系统 通过采集红外输出信号及测量标准气体曲线,采用非线性校正算法可以直接得到测量气体的浓度。

通过采用以上技术,NDIR红外气体传感器的结构比以往仪器将大大简化,仪器功耗也大幅度降低(只有以往的1/4),传感器的成本也不到以往技术的1/4。此类传感器可以实现模块化和标准化,因此更加适合在我国广泛使用。

为大家普及一下甲烷传感器原理

我国社会经济发展迅速加快,为经济发展奠定基础的能源也是需求量不断增加,比如煤炭,石油等一些地下资源,近些年来,对这些地下资源的勘探与开发也在不断地进行当中,因为,人类离了能源的后果简直不堪设想,但是地下作业的危险系数也是很高的,这几年发生了不少井下事故,所以危险防患也是必须做的,关于甲烷传感器,就是对井下作业的一种防护措施,下面给大家介绍一下甲烷传感器原理。

甲烷传感器原理:

甲烷传感器具有自动调零功能;标校可靠性更高,性能更稳定,使用更简单方便,采用高分辨率的单片机,测量的数值均准确可靠;开机并具有自动稳零功能;可选择的调试菜单结构,方便调试,操作简单。一般采用载体催化元件为检测元件。产生一个与甲烷的含量成比例的微弱信号,经过多级放大电路放大后产生一个输出信号,送入单片机片内A/D转换输入口,将此模拟量信号转换为数字信号。然后单片机对此信号进行处理,并实现显示,报警等功能。

智能甲烷传感器一.甲烷的敏感元件MH-440V/D 红外气体传感器是通用型、智能型、微型传感器,该传感器利用非色散红外(NDIR)原理对空气中存在的CH4进行探测,具有很好的选择性,无氧气依赖性,性能稳定、寿命长。内置温度传感器,可进行温度补偿。该传感器是将成熟的红外吸收气体检测技术与微型机械加工、精良电路设计紧密结合,制作出的小巧型红外气体传感器。

该传感器使用方便,可直接用来替代催化燃烧元件,广泛应用于存在可燃性、爆炸性气体的各种场合。新型的甲烷气体传感器必须具有可靠、稳定、安全的测量井下瓦斯功能,这有这样的传感器才能对预防井下安全事故起到了重要作用,也才具有推广应用的价值。

甲烷传感器对地下作业的安全防护非常的重要,在现在一般地下作业经常会用到,而且随着科技的发展,甲烷传感器也在不断的升级和进化当中,相信甲烷传感器的作用会越来越高,对安全的防护也会越来越有效,这样一来,以后的井下作业发生危险情况的系数也会越来越低,这样既保护了人民生命财产安全,也保护了国家的资源。

NDIR装置系统

NDIR方法是基于上述光学理论之上的一个应用,可以测量大气中组分气体(如CO2、CO、SO2、CH4、NO、NO2等)的浓度。

下图9.2.5是NDIR气体分析仪的原理示意图。

图9.2.5 NDIR仪原理示意图

红外光源1一般是置于左侧抛物面镜焦点的能斯特灯。在第二个镜面的焦点放置探测器2,检测器一般为小型电容检测器。在检测器内部充以绝对压力为2×105 Pa的待测蒸汽。光源发出的光经过镜面反射变成平行光,经过斩波器后,分别进入样品池和参考池。参考池通常充以N2等气体,这些气体一般不吸收通过参考池的光,它的作用是进行相对测量,去除系统误差,提高测量精度。样品池内充以待测气体。可以利用滤光片使特定波长的光束(如4.26 μm的波长的光,CO2在这个波长有很强的吸收峰)进入吸收池,斩波器交换让特定吸收频率的光束通过参考池和样品池。检测器会检测参考池和样品池的信号差,从而测得样品池中待测组分的浓度。

另外,读者可参考中华人民共和国国家标准《公共场所空气中CO2测定方法》GB/T18204.24-2000,了解有关红外法测量空气中的CO2的规范方法。

什么是NDIR原理?

非分散红外(NDIR)技术

非分散红外线(NDIR)技术利用宽频红外线(IR)发射体,即覆盖既定系列拟测量的气体全部关注的波长。带通滤光器允许特定气体在部分IR波长下吸收IR能量。

再看看别人怎么说的。

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