طبقه بندی و اصل سنسور دی اکسید کربن

دی اکسید کربن گازی بی رنگ و بی بو است. یکی از مهمترین اجزای جو است. به عنوان واکنش دهنده اصلی فتوسنتز، غلظت دی اکسید کربن مستقیماً با کارایی فتوسنتزی محصولات زراعی مرتبط است و تعیین کننده رشد و نمو، مرحله بلوغ، مقاومت به تنش، کیفیت و عملکرد محصولات است. اما مصرف بیش از حد آن نه تنها اثر گلخانه ای و سایر اثرات ایجاد می کند، بلکه به سلامت انسان نیز آسیب می رساند. در 0.3 درصد، افراد سردرد قابل توجهی را تجربه می کنند و در 4-5 درصد احساس سرگیجه می کنند. محیط داخلی، به ویژه در اتاق های دارای تهویه مطبوع، نسبتاً مهر و موم شده است. در صورت عدم وجود تهویه برای مدت طولانی، غلظت دی اکسید کربن به تدریج افزایش می یابد که برای سلامتی انسان مضر است. با توجه به استاندارد کیفیت هوای داخل ساختمان که در سال 2003 اجرا شد، مقدار استاندارد کسر حجمی میانگین روزانه دی اکسید کربن نباید از 0.1٪ تجاوز کند.

با پیشرفت مداوم علم و فناوری، بهبود روزافزون استاندارد زندگی مردم و توجه روزافزون مردم به حفاظت از محیط زیست، نظارت و کنترل کمی گاز دی اکسید کربن به تقاضای فزاینده ای در تهویه مطبوع، کشاورزی، درمان پزشکی، خودرو و حفاظت از محیط زیست تبدیل شده است. .سنسورهای دی اکسید کربن به طور گسترده در صنعت، کشاورزی، دفاع ملی، پزشکی و بهداشت، حفاظت از محیط زیست، هوا فضا و سایر زمینه ها استفاده می شود.

اصل کار سنسور دی اکسید کربن در زیر معرفی شده است.

هر ماده ای دارای طیف خط روشن مشخصه خود و به تبع آن طیف های جذبی است، مانند مولکول های گاز دی اکسید کربن. ارتعاش شبکه مواد سرامیکی و حرکت الکترون یک اثر مانع دارد، دما افزایش می یابد، ارتعاش شبکه تقویت می شود، دامنه افزایش می یابد، عمل الکترون مانع تقویت می شود. بر اساس تئوری جذب انتخابی گاز، زمانی که طول موج انتشار منبع نور با طول موج جذب گاز منطبق شود، جذب تشدید رخ می دهد و شدت جذب آن به غلظت گاز مربوط می شود. غلظت گاز را می توان با اندازه گیری شدت جذب نور اندازه گیری کرد.

در حال حاضر انواع مختلفی از سنسورهای دی اکسید کربن از جمله نوع هدایت حرارتی، نوع چگالی سنج، نوع جذب تشعشع، نوع هدایت الکتریکی، نوع جذب شیمیایی، نوع الکتروشیمیایی، نوع کروماتوگرافی، نوع طیف جرمی، نوع نوری مادون قرمز و غیره وجود دارد.

حسگر گاز دی اکسید کربن جذب مادون قرمز بر این اصل استوار است که طیف جذب گاز با مواد مختلف متفاوت است. سنسور دی اکسید کربن توسط کنترل مدار محرک لامپ مادون قرمز در یک باند ثابت مادون قرمز، جذب گاز مورد آزمایش، تغییر دامنه نور مادون قرمز، دوباره از طریق محاسبه بررسی تغییر غلظت گاز، سیگنال خروجی سنسور پس از فیلتر کردن، پردازش پیشرفته و جمع آوری ADC و تبدیل، ورودی به ریزپردازنده، سیستم ریزپردازنده با توجه به جمع آوری شده جبران دما، فشار، دما، فشار مربوطه، در نهایت خروجی چگالی دی اکسید کربن به یک دستگاه نمایشگر تحت آزمایش محاسبه می شود. این عمدتا شامل طیف سنجی جذب لیزری دیود قابل تنظیم، طیف سنجی فوتوآکوستیک، طیف سنجی افزایش حفره و طیف سنجی مادون قرمز غیر طیفی است. سنسور جذب مادون قرمز دارای مزایای زیادی است، حساسیت بالا، سرعت تجزیه و تحلیل سریع، پایداری خوب و غیره.

حسگر گاز دی اکسید کربن الکتروشیمیایی یک حسگر شیمیایی است که غلظت (یا فشار جزئی) دی اکسید کربن را از طریق یک واکنش الکتروشیمیایی به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. با توجه به تشخیص سیگنال های الکتریکی، نوع الکتروشیمیایی به نوع پتانسیل، نوع جریان و نوع خازن تقسیم می شود. بر اساس شکل الکترولیت، الکترولیت مایع و الکترولیت جامد وجود دارد. از دهه 1970، حسگرهای دی اکسید کربن الکترولیت جامد به طور گسترده مورد توجه محققان قرار گرفته است. اصل حسگر کربن دی اکسید الکترولیت جامد این است که ماده حساس به گاز هنگام عبور از گاز یون تولید می کند، بنابراین نیروی الکتروموتور را تشکیل می دهد و نیروی محرکه الکتریکی را اندازه می گیرد تا کسر حجمی گاز اندازه گیری شود.

استفاده از رسانایی حرارتی متفاوت دی اکسید کربن و سایر گازها حسگر گاز دی اکسید کربن نیز اولین مورد استفاده برای تشخیص سنسور دی اکسید کربن است. ولی حساسیتش کمه

حسگر گاز سطحی موج صوتی (اره) در پوشش کریستال پیزوالکتریک لایه ای از جذب انتخابی یک گاز از فیلم حساس به گاز، هنگامی که فیلم های حساس به گاز با گاز تحت آزمایش تعامل می کنند، کیفیت پوشش فیلم حساس به گاز، ویژگی هایی مانند ویسکوالاستیسیته و تغییر رسانایی، باعث می شود فرکانس موج صوتی سطح کریستال پیزوالکتریک رانده شود تا غلظت گاز را تشخیص دهد. سنسور گاز موج صوتی سطحی (SAW) نوعی سنسور حساس به جرم است. علاوه بر این، سنسور گاز میکروبالانس کریستال کوارتز بر اساس اصل مشابه سنسور SAW کار می کند، بنابراین به سنسور حساس به جرم نیز تعلق دارد. سنسور حساس به جرم خود هیچ گزینش پذیری نسبت به گاز یا بخار ندارد و گزینش پذیری آن به عنوان سنسور شیمیایی فقط به خواص مواد پوشش دهنده سطح بستگی دارد.

سنسور گاز دی اکسید کربن نیمه هادی از سنسور گاز نیمه هادی به عنوان سنسور گاز استفاده می کند و سنسور گاز دی اکسید کربن نیمه هادی اکسید فلزی دارای ویژگی های پاسخ سریع، مقاومت محیطی قوی و ساختار پایدار است.