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境因素補償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傳感是應用廣泛的一種CO2檢測技術。IR傳感器與化學傳感器相比有很多優勢。它們穩定，且對于測量的氣體具有高選擇性。它們的使用壽命長，因為測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檢測器。檢測光強度并將其轉換為氣體濃度值。

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

　　二：理想氣體定律

 當估計溫度和壓力變化對CO2測量的影響時，理想氣體定律很有用。它可用于補償CO2讀數。

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

 在現實世界中，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際氣體的近似行為。理想氣體定律根據下面的方程式來描述一定量氣體的狀態與壓力、體積和溫度之間的關系：

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(= 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直接傳到傳感器的位置。還要避免將傳感器靠近進氣或排氣管，也不要靠近窗口和門口。

 •墻上安裝的傳感器（按需通風）與管道安裝的傳感器相比，可提供有關通風效果的更準確數據。管道安裝的傳感器更適合單區域系統，應盡可能靠近被占用的空間，以便于維護。

 •出于人身安全目的測量CO2時，變送器應靠近潛在的泄漏點安裝，以便提早檢測。需要考慮監測區域的幾何形狀、通風和氣流情況。應基于風險評估確定CO2變送器的數目和位置。