红外CO2传感器原理

二氧化碳传感器主要是为了测量空气中的二氧化碳浓度而存在的，在众多的二氧化碳传感器中，红外二氧化碳传感器是比较常见的一种传感器，他是一种新型的电调制红外光源的传感器。

先进的点调制光源替代了以前的加热调制部件，而且红外二氧化碳传感器还采用了高精度干涉滤光片一体化红外传感热调制部件，高精度干涉滤光片一体化红外传感器以及单光束波长抑制技术。配合易拆卸的镀金气室及数据采集系统集成，即电调制非分光红外气体传感器;红外光源发射出 1-20um 的红外光，通过一定长度的气室吸收，再经过一个4.26μm 波长的窄带滤光片后，由红外传感器监测透过4.26um波长红外光强度，以此来探测二氧化碳气体的浓度。

在设计传感器的光学系统部分的时候，避免减少红外传感器微弱信号的衰减以及外界信号干扰的情况，红外CO2传感器采取了电磁屏蔽措施。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、红外探测器在同一光轴上;此外为了使得信号足够大，使用了抛物线型反射镜;红外光源稳压供电,保证测量气体的准确度;红外光源发出的红外光入射到气室，二氧化碳气体吸收特定波长的红外光，红外传感器根据表面得到穿透气室的红外光强度产生相对应的电信号。

由于调制红外光的作用红外传感器输出交流的电信号，通过精度高和飘移低的窄带滤波前置放大电路放大以后，得到了一个和被测气体浓度对应的直流信号送入MCU。红外传感器信号进行智能运算分析,然后经过数字滤波、线性插值以及温度补偿等软件处理后,给出气体浓度测量值，并在二氧化碳气体浓度达到设定的数值时给出报警信号。

解析红外二氧化碳传感器

二氧化碳传感器在工业，农业，国防，医疗卫生，环境保护，航空航天等许多领域都有广泛的应用。目前二氧化碳传感器的种类很多，就其原理分有热导式，密度计式、辐射吸收式、电导式，化学吸收式，电化学式，色谱式，质谱式，红外光学式等。其中红外光学式二氧化碳传感器以其测量范围宽、灵敏度高、精度高、反应快、有良好的选择性及能进行连续分析和自动控制等特点已经成为二氧化碳气体分析最常用的方法 。

按照测量光束的数目，红外二氧化碳传感器可分为时问双光束结构和空间双光束结构 n~l'uq 双光束结构具有单光源、单气室、单探测器件的优点．但萁最大弱点是存在活动部件，抗振性能差。空间双光束结构无活动部件，克服了时间双光束结构的缺点，但结构复杂，元器件多，且对加工、装配工艺要求高 +造价 昂贵 。

随着电子技术、单片机技术的发展以及光电探测器件性能的提高+不切光单光束结构在红外二氧化碳分析中已经展现了较好的应用前景。从光学结构上看，不切光单光束结翻是单光 源、单气室、单探测器件，且无光束调制元件。因此．它的主要特点足无活动部件，抗振性能好，且结构简单 。该红外二氧化碳传感器由红外光源 、测量气室、红外探fj9『器、温度和气压敏感元件，稳流电路、放大电路、单片机系统及采样气泵等组成，对于红外二氧化碳传感器，不论是采用时间双光柬结构还是采用空问双光束结构，其目的都是为了实现渤I量光柬与参考光束的参比处理，以消除红外光源辐射功率及红外探测器响应度温度漂移等因素的影响，提高测量精度。对于不切光单光束结构．它只有测量光束，不能实现参比处理 。 为此该红外二氧化碳传感器采用了如下关键技术 ：

①设计并采用了高性红外光源反馈稳流电路。该电路提供一恒定的光源电流，稳定红外光源的输出功率。红外光源反馈稳流电路方框图如图 4所示，精密基准电压 由MC1403输出恒定的2V电压作为比较器的比较基准。

②二氧化碳传感器选用了高性能薄膜温差电堆红外探涮器件。

③采用附加误差补偿与单片机数据处理技术。环境参数变化(环境温度和大气压的变化) 所产生的附加误差是红外气体分析 中难 以有效解决的主要问题之一．在该传感器中设置了温度和气压敏感元件，并由单片机系统根据探测到的环境参数(温度和气压)对附加误差进行实时综合补偿和修正。