二氧化碳分析仪原理

各种气体都会吸收光。不同的气体吸收不同波长的光，比如CO2就对红外线(波长为4.26m)zui敏感。二氧化碳检测仪通常是把被测气体吸入一个测量室，测量室的一端安装有光源而另一端装有滤光镜和探测器.滤光镜的作用是只容许某一特定波长的光线通过.探测器则测量通过测量室的光通量.探测器所接收到的光通量取决于环境中被测气体的浓度。这就是二氧化碳光学测量方法中的一种即非发散性红外线测量，这也是主流二氧化碳分析仪所依据的检测原理。

基于非发散性红外线气体检测原理的测量方法主要有3种：单光束单波长测量、双光束双波长测量和单光束双波长测量。

1、单光束单波长

单光束单波长测量，顾名思义，这种CO2传感器测量仪器只能提供单一波长的光线.在上述3种测量方法中它的性能zui差，其稳定性极易受到诸如灯泡老化、灰尘污染及光线发射特性变化等因素的影响.目前在市场上销售的许多种单束单波，长测量仪器的稳定性都不很理想此外，温度的变化也会影响其稳定性.但这种仪器的优点是构造简单机械性能可靠且价格低廉。

2、双光束双波长

双光束双波长测，这种可燃气体检测仪器备有两个光渡通道，一个探测器及两个滤光镜，与前一种仪器比较，其精度和稳定性都有所提高，但相应的它的价格也较高.此外为提高其工作温度范围，两个探测器必须完全匹配.在实际应用中，两个光波通道受到的灰尘污染程度，同样也会给这类测量仪器带来因非对称污染而精度不准确的难题。

红外线气体分析仪，是利用红外线进行气体分析。它基于待分析组分的浓度不同，吸收的辐射能不同．剩下的辐射能使得检测器里的温度升高不同，动片薄膜两边所受的压力不同，从而产生一个电容检测器的电信号。这样，就可间接测量出待分析组分的浓度。

红外二氧化碳分析仪是根据比尔定律制成的。假定被测气体为一个无限薄的平面．强度为k的红外线垂直穿透它，则能量衰减的量为：i=i0e-kcl(比尔定律)

式中：i--被介质吸收的辐射强度；

i0--红外线通过介质前的辐射强度；

k--待分析组分对辐射波段的吸收系数；

c--待分析组分的气体浓度；

l--气室长度(赦测气体层的厚度)

对于一台制造好了的红外线气体分析仪，其测量组分已定，即待分析组分对辐射波段的吸收系数k一定；红外光源已定，即红外线通过介质前的辐射强度i0一定；气室长度l一定。从比尔定律可以看出：通过测量辐射能量的衰减i，就可确定待分析组分的浓度c了。

二氧化碳分析仪由两个独立的光源分别产生两束红外线该射线束分别经过调制器，成为5hz的射线。根据实际需要，射线可通过一滤光镜减少背景气体中其它吸收红外线的气体组分的干扰。

红外线通过两个气室，一个是充以不断流过的被测气体的测量室，另一个是充以无吸收性质的背景气体的参比室。工作时，当测量室内被测气体浓度变化时，吸收的红外线光量发生相应的变化，而基准光束(参比室光束)的光量不发生变化。从二室出来的光量差通过检测器，使检测器产生压力差，并变成电容检测器的电信号。此信号经信号调节电路放大处理后，送往显示器以及总控的crt显示。该输出信号的大小与被渊组分浓度成比例。

两个接收室中间用一个薄的金属膜隔开，在两测压力不同时膜片可以变形产生位移，膜片的一侧放一个固定的圆盘型电极。可动膜片与固定电极构成了一个电容变进器的两极。整个结构保持严格的密封，两接收气室内的气体为动片薄膜隔开，但在结构上安置一个大小为百分之几毫米的小孔，以使两边的气体静态平衡。辐射光束通过参比室、测量室后，进入检测器的接收室。

被接收室里的气体吸收，气体温度升高，气体分子的热运动加强，产生的热膨胀形成的压力增大。当测量室内通入零点气(n2)时，来自两气室的光能平衡，两边的压力相等，动片薄膜维持在平衡位置，检测器输出为零。当测量室内通入样气时，测量边进入接收室的光能低于参比边的，使测量边的压力减小，于是薄膜发生位移，故改变了两极板问的距离，也改变了电容量c。