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紅外傳感器是氣體檢測(cè)儀生產(chǎn)使用常 用的傳感器之一，比如在檢測(cè)烷烴類(lèi)可燃?xì)怏w的時(shí)候，就能用到紅外傳感器。在介紹紅外氣體傳感器前，我們先了解什么是紅外吸收光譜。

紅外吸收光譜(Infrared absorption spectroscopy,IR)也稱(chēng)為分子振動(dòng)-轉(zhuǎn)動(dòng)光譜：當(dāng)氣體分子在受到紅外光束照射時(shí)，分子會(huì)通過(guò)吸收一部分光能經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化作為分子振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的能量。同一氣體分子對(duì)于不同波長(zhǎng)的紅外輻射吸收的程度也不相同。如果將不同波長(zhǎng)的紅外輻射通過(guò)某氣體并分別測(cè)量并記錄這個(gè)氣體分子吸收紅外輻射的程度，就可以得到該氣體在測(cè)定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的吸收光譜曲線(xiàn)。每種氣體都有特定的吸收光譜。比如，二氧化碳在2~14um范圍內(nèi)有三個(gè)吸收峰值，分別是2.78um，4.28um，14.3um；而甲烷的吸收峰值在3.39um附近。我們可以利用不同氣體的特征波長(zhǎng)的紅外光譜用簡(jiǎn)單的窄帶濾光片分離出來(lái)，再通過(guò)待測(cè)氣體，使氣體分子對(duì)紅外光進(jìn)行吸收，通過(guò)計(jì)算被氣體分子吸收的量與分子數(shù)量的比例關(guān)系來(lái)得到待測(cè)氣體中某氣體的濃度值。

通過(guò)測(cè)量不同氣體對(duì)特定波長(zhǎng)紅外線(xiàn)吸收峰值的強(qiáng)度變化來(lái)計(jì)算氣體的濃度就是紅外傳感器工作的基本原理。由于在一般的氣體檢測(cè)儀上的紅外傳感器并不是采用分光光度計(jì)的色散方法來(lái)獲得特征光譜，而是用濾光片截取窄帶紅外光譜，所以這種紅外光譜檢測(cè)的方法也被稱(chēng)為非色散紅外吸收。

紅外吸收服從Lambert-beer定律：

I=I_0e^-kcl

在上式中： I₀——紅外輻射的初始能量

I——紅外輻射被氣體吸收后的能量

k——與氣體及輻射波長(zhǎng)相關(guān)的常數(shù)

c——被測(cè)氣體的濃度

L——輻射通過(guò)氣體層的厚度

通過(guò)朗伯-比爾定律可知，光強(qiáng)在氣體中隨著氣體濃度及氣體層厚度按常數(shù)規(guī)律衰減。氣體的種類(lèi)決定了吸收系數(shù)k，不同氣體的吸收系數(shù)是不同的。對(duì)于同一種氣體來(lái)說(shuō)，k隨著入射紅外輻射波長(zhǎng)改變而改變。我們的氣體檢測(cè)儀就是通過(guò)計(jì)算紅外輻射通過(guò)被測(cè)氣體時(shí)被吸收了能量后的輻射長(zhǎng)度來(lái)計(jì)算被測(cè)氣體的濃度。不過(guò)需要 注意的是，使用紅外傳感器的氣體檢測(cè)儀的輸出信號(hào)會(huì)隨著氣體濃度的增加而形成指數(shù)衰變的趨勢(shì)，也就是說(shuō)當(dāng)被測(cè)氣體濃度越高時(shí)，使用紅外傳感器的氣體檢測(cè)儀其精確度也就會(huì)越低，所以在高濃度的環(huán)境下，我們不建議使用紅外氣體檢測(cè)儀。

使用紅外傳感器的氣體檢測(cè)儀是可以選擇性測(cè)量的，因?yàn)椴煌瑲怏w分子會(huì)吸收特定波長(zhǎng)的紅外射線(xiàn)，做到選擇性吸收，我們可以通過(guò)調(diào)整輸出紅外輻射的波長(zhǎng)來(lái)決定測(cè)量什么氣體。

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