Clasificación y principio del sensor de dióxido de carbono

Clasificación y principio del sensor de dióxido de carbono

El dióxido de carbono es un gas incoloro e inodoro, y uno de los componentes más importantes de la atmósfera. Como principal reactivo de la fotosíntesis, su concentración está directamente relacionada con la eficiencia fotosintética de los cultivos y determina su crecimiento, desarrollo, madurez, resistencia al estrés, calidad y rendimiento. Sin embargo, un contenido excesivamente alto no solo produce diversos efectos, como el efecto invernadero, sino que también pone en peligro la salud humana. Se experimentan dolores de cabeza evidentes cuando la concentración alcanza el 0,3 % y mareos cuando alcanza el 4 %-5 %. El ambiente interior, especialmente en habitaciones con aire acondicionado, es relativamente hermético. Si no se ventila durante un tiempo prolongado, la concentración de dióxido de carbono aumenta gradualmente, lo cual es perjudicial para la salud humana. De acuerdo con la norma de calidad del aire interior implementada en 2003, el valor estándar de la fracción de volumen del contenido de dióxido de carbono promedio diario no es más del 0,1%. Con el desarrollo continuo de la ciencia y la tecnología, la mejora del nivel de vida de las personas y el creciente énfasis de las personas en la protección del medio ambiente, el monitoreo y control cuantitativo del gas de dióxido de carbono se ha convertido en una demanda creciente. Los sensores de dióxido de carbono tienen una amplia gama de aplicaciones en muchos campos, como la industria, la agricultura, la defensa nacional, la medicina y la salud, la protección del medio ambiente y la industria aeroespacial.

Permítanme presentarles el principio de funcionamiento del sensor de dióxido de carbono . Cada sustancia tiene su espectro característico de líneas brillantes y su correspondiente espectro de absorción, así como las moléculas de dióxido de carbono. La vibración de la red cristalina del material cerámico obstruye el movimiento de los electrones. A medida que aumenta la temperatura, la vibración de la red se intensifica y su amplitud aumenta, lo que dificulta la mejora de la acción de los electrones. Según la teoría de la absorción selectiva de gases, cuando la longitud de onda de emisión de la fuente de luz coincide con la longitud de onda de absorción del gas, se produce una absorción resonante, cuya intensidad está relacionada con la concentración del gas. La concentración de gas se puede medir midiendo la intensidad de absorción de la luz. Actualmente, existen muchos tipos de sensores de dióxido de carbono. Según sus principios, se dividen en conductividad térmica, densímetro, absorción de radiación, conductividad, absorción química, electroquímica, cromatografía, espectrometría de masas, infrarrojo, óptico, etc. El sensor de dióxido de carbono por absorción infrarroja se basa en el principio de que el espectro de absorción del gas varía con diferentes sustancias. El elemento sensor de dióxido de carbono controla la lámpara infrarroja interna para emitir luz infrarroja de una longitud de onda fija a través del circuito de accionamiento. Después de la absorción del gas a medir, la amplitud de la luz infrarroja cambia y, a continuación, se calcula la concentración del gas a medir detectando el cambio, es decir, la salida del elemento sensor La señal se filtra, se amplifica y se recoge y convierte mediante ADC, y luego se introduce en el microprocesador. El sistema de microprocesador realiza el procesamiento de compensación de temperatura y presión correspondiente de acuerdo con la temperatura y la presión recogidas y, finalmente, calcula el valor de la concentración de dióxido de carbono a medir y lo emite al equipo de visualización. Existen principalmente espectroscopia de absorción láser de diodo sintonizable, tecnología de espectroscopia fotoacústica, tecnología de espectroscopia mejorada por cavidad y tecnología de espectroscopia infrarroja no dispersiva. Los sensores de absorción infrarroja tienen muchas ventajas, como alta sensibilidad, rápida velocidad de análisis y buena estabilidad.

El sensor electroquímico de dióxido de carbono es un tipo de sensor químico que convierte la concentración (o presión parcial) de dióxido de carbono en una señal eléctrica mediante una reacción electroquímica. Según la señal eléctrica detectada, el tipo electroquímico se divide en tipo potencial, tipo corriente y tipo capacitivo. Según la forma del electrolito, existen electrolitos líquidos y electrolitos sólidos. Desde la década de 1970 hasta la actualidad, los sensores de dióxido de carbono con electrolito sólido han recibido la atención de la mayoría de los investigadores científicos. El principio del sensor de dióxido de carbono con electrolito sólido es que el material sensible al gas genera iones al pasar a través del gas, formando así una fuerza electromotriz, y midiendo esta fuerza electromotriz para medir la fracción de volumen del gas. El uso de dióxido de carbono y otros gases para crear un sensor de dióxido de carbono de tipo conductivo térmico también es el primer sensor en detectar dióxido de carbono. Sin embargo, su sensibilidad es baja. El sensor de gas de onda acústica superficial recubre un cristal piezoeléctrico con una película sensible al gas que adsorbe selectivamente un determinado gas. Cuando la película sensible al gas interactúa con el gas que se va a medir, la calidad de la película y la adhesión de la película sensible al gas Los cambios en propiedades como la elasticidad y la conductividad eléctrica hacen que la frecuencia de la onda acústica de superficie del cristal piezoeléctrico se desvíe, detectando así la concentración de gas. El sensor de gas de onda acústica de superficie es un tipo de sensor sensible a la masa. Además, el sensor de gas de microbalanza de cristal de cuarzo tiene un principio de funcionamiento similar al sensor de onda acústica de superficie, y también es un sensor sensible a la masa. El sensor sensible a la masa en sí no tiene selectividad para gas o vapor, y su selectividad como sensor químico solo depende de la naturaleza del material de recubrimiento de la superficie. Los sensores de gas de dióxido de carbono semiconductor utilizan sensores de gas semiconductores como sensores de gas. Los sensores de gas de dióxido de carbono semiconductor de óxido metálico se caracterizan por una respuesta rápida, una fuerte resistencia ambiental y una estructura estable.

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