【炜盛专讲系列之】NDIR红外传感器的基本概述

简 介

NDIR红外气体传感器用一个广谱的光源作为红外传感器的光源，光线穿过光路中的被测气体，透过窄带滤波片，到达红外探测器。其工作原理是基于不同气体分子的近红外光谱选择吸收特性，利用气体浓度与吸收强度关系（朗伯-比尔Lambert-Beer定律）鉴别气体组分并确定其浓度的气体传感装置。其主要由红外光源、光路、红外探测器、电路和软件算法组成的光学传感器，主要用于测化合物，例如：CH4、CO2、N2O、CO、SO2、NH3、乙醇、苯等，并包含绝大多数有机物。

原 理

由于各种物质分子内部结构的不同，就决定了它们对不同波长光线的选择吸收，即物质只能吸收一定波长的光。物质对一定波长光的吸收关系服从朗伯—比尔(Lambert2Beer)吸收定律。

下图为NDIR红外气体分析原理图：以CO2分析为例，红外光源发射出1～20μm的红外光，通过一定长度的气室吸后，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4.26μm波长红外光的强度，以此表示CO2气体的浓度。

分 类

1）根据红外探测器的通道数，可以划分为单通道NDIR气体传感器和双通道NDIR气体传感器。单通道就是在红外探测器内部集成了一个敏感元件以及窄带滤波镜片；双通道就是在单通道的基础上，集成了一个参考通道。我公司红外传感器产品皆为双通道类型，长期稳定性更好，受环境温度影响小。

2）根据探测气体种类，可以划分为单一气体和复合气体传感器。目前市场上绝大部分NDIR气体传感器都是针对单一气体组分进行测量的，技术比较成熟，应用也比较广泛。我公司产品基于此类设计。

应 用

红外线气体分析器主要应用领域：

1)石油、化工、发电厂、冶金焦碳等工业过程控制；

2)大气及污染源排放监测等环保领域；

3)饭店、大型会议中心等公共场所的空气监测；

4)农业、***卫生和科研等领域；

例如：（1）合成氨流程的醇化塔进（出）口，用红外气体分析器分析CO和CO2；

          （2）***生产流程的脱碳工段，用红外气体分析器分析CO和CO2；

          （3）环保排放监测，用红外气体分析器分析SO2和NOx。

应用注意事项

1)供电电压超过规定工作电压将导致传感器***性损坏；

2)电压低于规定工作电压传感器将不能正常工作。

3)长期处于高温、潮湿环境；

4)处于强电磁场环境；

5)电磁场对传感器输出紊乱信号的影响

6)高温环境对气体探测器造成涂覆材料熔化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化等问题

7)粉尘、潮湿环境。此环境对气体探测器造成短路的影响。在此环境条件下应选用密闭性很高的气体探测器

8)潮湿、酸性对气体探测器造成弹性体受损或产生短路等影响

发展趋势

红外气体传感器及仪器适用于监测各种******、二氧化碳气体，具有精度高、选择性好、可靠性高、不***、不依赖于氧气、受环境干扰因素较小、寿命长等显著优点。这些优点将导致电化学、红外原理的气体检测仪器占领更广泛的行业***市场，并在未来逐步成为市场主流。

NDIR的技术路线分为两条：

1)向低分辩率、长波长、多气种方向发展，主要市场是分析仪表。

2)向小体积，低成本方向发展，主要市场是室内空气质量IAQ检测，气种包含CO2和碳氢HC类气体，***销量约几百万只。