維薩拉二氧化碳探頭如何測量二氧化碳

 本文檔涉及以下主題：

 （1）紅外二氧化碳(CO2)傳感器的操作原理

 （2）理想氣體定律以及如何使用它來針對環(huán)境因素補(bǔ)償CO2測量值

 （3）CO2變送器的最佳位置

　　一：紅外傳感器的操作原理

 二氧化碳和由兩個(gè)或更多不同原子組成的其他氣體的方式吸收紅外線(IR)輻射。可使用IR技術(shù)檢測這類氣體。例如，可使用IR傳感器測量水蒸汽、甲烷、二氧化碳和一氧化碳的含量。其特征吸收譜帶顯示在圖1中。

 IR傳感是應(yīng)用廣泛的一種CO2檢測技術(shù)。IR傳感器與化學(xué)傳感器相比有很多優(yōu)勢。它們穩(wěn)定，且對于測量的氣體具有高選擇性。它們的使用壽命長，因?yàn)闇y量的氣體不直接與傳感器作用，IR傳感器可以承受高濕度、灰塵、臟污和其他惡劣環(huán)境。

 IR CO2檢測器的核心部件是光源、測量室、干擾濾波器和IR檢測器。IR輻射從光源通過測量的氣體導(dǎo)向到檢測器。位于檢測器前面的濾波器防止非測量氣體的波長抵達(dá)檢測器。檢測光強(qiáng)度并將其轉(zhuǎn)換為氣體濃度值。

 維薩拉CARBOCAP®二氧化碳傳感器使用IR紅外傳感技術(shù)來測量CO2的體積濃度。它采用電可調(diào)法布里珀羅涉儀(FPI)濾波器進(jìn)行雙波長測量。這意味著除了測量CO2吸收量外，CARBOCAP®傳感器還執(zhí)行參考測量，該測量可補(bǔ)償光源強(qiáng)度的變化以及光路中的污染和污垢積聚。這使傳感器隨著時(shí)間的推移也非常穩(wěn)定。

　　二：理想氣體定律

 當(dāng)估計(jì)溫度和壓力變化對CO2測量的影響時(shí)，理想氣體定律很有用。它可用于補(bǔ)償CO2讀數(shù)。

 理想氣體是一種假想氣體，它們由隨機(jī)移動(dòng)的相同點(diǎn)粒子組成，其大小和分子間相互作用力可忽略不計(jì)。假定理想氣體分子相互之間以及與容器壁均發(fā)生彈性碰撞。

 在現(xiàn)實(shí)世界中，氣體的行為并不與理想氣體的行為全相同，但是理想氣體的行為常常可用于描述實(shí)際氣體的近似行為。理想氣體定律根據(jù)下面的方程式來描述一定量氣體的狀態(tài)與壓力、體積和溫度之間的關(guān)系：

pV = nRT

其中：

p = 壓力 [Pa]

V = 氣體體積 [m3]

n = 氣體量 [mol]

R = 通用氣體常數(shù)(= 8.3145 J/mol K)

T = 溫度 [K]

　　三：CO2變送器的最佳位置

 •避免放在人呼吸的氣體可能會(huì)直接傳到傳感器的位置。還要避免將傳感器靠近進(jìn)氣或排氣管，也不要靠近窗口和門口。

 •墻上安裝的傳感器（按需通風(fēng)）與管道安裝的傳感器相比，可提供有關(guān)通風(fēng)效果的更準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。管道安裝的傳感器更適合單區(qū)域系統(tǒng)，應(yīng)盡可能靠近被占用的空間，以便于維護(hù)。

 •出于人身安全目的測量CO2時(shí)，變送器應(yīng)靠近潛在的泄漏點(diǎn)安裝，以便提早檢測。需要考慮監(jiān)測區(qū)域的幾何形狀、通風(fēng)和氣流情況。應(yīng)基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估確定CO2變送器的數(shù)目和位置。