Literature/技术资料

         一、测量原理

         非分散性红外技术(NDIR,Non-Dispersive InfraRed)是一种基于气体吸收理论的方法。红外光源发出的红外辐射经过一定浓度待测的气体吸收之后,与气体浓度成正比的光谱强度会发生变化,因此求出光谱光强的变化量就可以反演出待测气体的浓度。详细技术原理可以参考我们的文章
朗伯比尔定律解读
         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技术的几种思路

          单通道测量方案。单通道测量方案包括一个LED发光二极管和一个光电二极管。LED发出与分析物的吸收带相对应的辐射波长,光电二极管检测被吸收后的光谱,并转换成电信号。在LED和光电二极管之间的环境中,对光电二极管信号的衰减进行分析,可以分析计算出分析物的浓度。

非分散红外气体分析技术简介

          这种技术思路的优点:✔允许设计低成本的解决方案;✔简单和紧凑的传感器设计;✔提供可接受的结果;
          该技术在大多数评价系统和传感器模块中都有应用,但是这种方法容易受到温度变化的影响,可能会造成一定的测量误差。不过有几种方法可以考虑,可以减少这种影响:
                    -选择带有热敏电阻和TEC的封装的LED和光电二极管;
​                    -通过优异稳定的LED驱动电路对LED内部的温度进行监测控制。(可以考虑 
标准驱动板D-51非分散红外NDIR OEM气体传感模块 。)

          双通道测量方案。双通道测量方案又可以分成三种,一种是1个 LED搭配2个PD的,一种是2个LED搭配1个PD的,还有一种2个LED搭配2个PD的。
​                    
1个 LED搭配2个PD:这个方案将包括一个额外的PD,除了单通道测量的LED和PD外,还有个额外的光电二极管检测参考光路的信号,是为了做与分析无关的影响的信号的补偿。测量PD提供了测量信号,对分析物质的存在和浓度非常敏感,而参考PD的信号几乎不受影响。测量和参考信号的处理,即使在恶劣的温度和环境条件下,也能获得稳定可靠的测量结果,因为光电二极管对外界环境的反应是相同的。
​                    该方案可采用两种方法实现:a . 参考PD与测量PD拥有相同的灵敏度,并紧靠着LED发光口处,从而保证了在短光程时的信号衰减最小;b. 参考PD的敏感频谱避开被测分析气体的吸收频谱频谱,但可以对LED光谱有响应,因此该方案需要一个光谱范围足够宽的LED,使两个不同光谱响应范围的PD都能响应,这种方式需要让参考PD紧靠测量PD。

​                    2个LED搭配1个PD:这个方案将包括一个额外的LED,除了单通道测量的LED和PD外,还有个额外的LED发射参考光信号,测量LED所发出的辐射波长与分析气体的吸收光谱相对应,而参考LED发射不被被测气体吸收的波长的光,从而根据PD所检测到的测量LED和参考LED之间的信号差来分析被测气体的浓度。

方案a的示意图

方案b的示意图

​                    2个LED搭配2个PD:这种方法与前一种方法类似,唯一不同的是引入了额外的光电二极管用于参考信号检测,整个方案将包括2个独立的通道,测量通道的光谱可被被测气体吸收,参考通道的光谱不可被被测气体吸收,通过双通道检测到的信号差别来分析被测气体的浓度。

​                    双通道方案的共同优点:✔被测气体吸收的信号补偿;
                                                          ✔提供更好的测量结果,比单通道方案更稳定;
                                                          ✔相较于单通道测量系统方案不再需要频繁的校准;

          俄罗斯厂家LED Microsensor NT可提供了 1um-4.6um的LED发光二极管 和 1-5um的光电二极管,以及配套的 LED驱动电路前置信号放大电路 ,另外LED Microsensor NT也可以提供完整解决方案和 低成本LED微型光谱仪 。深圳市比尔朗伯科技有限公司作为独家代理,可为您提供专业的技术支持和售后服务。

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