Oxid uhličitý je bezfarebný plyn bez zápachu. Je jednou z najdôležitejších zložiek atmosféry. Ako hlavný reaktant fotosyntézy je koncentrácia oxidu uhličitého priamo spojená s fotosyntetickou účinnosťou plodín a určuje rast a vývoj, štádium zrelosti, odolnosť voči stresu, kvalitu a výnos plodín. Jeho nadmerné množstvo však nielenže spôsobí skleníkový efekt a ďalšie účinky, ale poškodí aj ľudské zdravie. Pri 0,3 percentách ľudia pociťujú citeľnú bolesť hlavy a pri 4 – 5 percentách závraty. Vnútorné prostredie, najmä v klimatizovaných miestnostiach, je relatívne uzavreté. Ak nie je dlhší čas vetranie, koncentrácia oxidu uhličitého sa postupne zvyšuje, čo je škodlivé pre ľudské zdravie. Podľa normy kvality vnútorného ovzdušia zavedenej v roku 2003 by štandardná hodnota objemového podielu priemerného denného obsahu oxidu uhličitého nemala prekročiť 0,1 %.
S neustálym rozvojom vedy a techniky, rastúcim zlepšovaním životnej úrovne ľudí a rastúcou pozornosťou ľudí venovanou ochrane životného prostredia sa kvantitatívne monitorovanie a kontrola oxidu uhličitého stali rastúcim dopytom v oblasti klimatizácie, poľnohospodárstva, lekárskej starostlivosti, automobilového priemyslu a ochrany životného prostredia.Senzory oxidu uhličitého sa široko používajú v priemysle, poľnohospodárstve, národnej obrane, medicíne a zdravotníctve, ochrane životného prostredia, leteckom a kozmickom priemysle a ďalších oblastiach.
Princíp fungovania senzora oxidu uhličitého je uvedený nižšie.
Každá látka má svoje charakteristické spektrum jasných čiar a zodpovedajúce absorpčné spektrá, rovnako ako molekuly oxidu uhličitého. Mriežkové vibrácie keramických materiálov a pohyb elektrónov majú prekážkový efekt, teplota stúpa, mriežkové vibrácie sa zosilňujú, amplitúda sa zvyšuje, čím sa zosilňuje pôsobenie prekážkových elektrónov. Podľa teórie selektívnej absorpcie plynu, keď sa emisná vlnová dĺžka svetelného zdroja zhoduje s absorpčnou vlnovou dĺžkou plynu, dochádza k rezonančnej absorpcii a jej intenzita absorpcie súvisí s koncentráciou plynu. Koncentráciu plynu možno merať meraním intenzity absorpcie svetla.
V súčasnosti existuje mnoho druhov senzorov oxidu uhličitého, vrátane senzorov tepelnej vodivosti, denzitometrov, senzorov absorpcie žiarenia, senzorov elektrickej vodivosti, senzorov chemickej absorpcie, elektrochemických senzorov, chromatografov, senzorov hmotnostného spektra, infračervených optických senzorov atď.
Infračervený absorpčný senzor oxidu uhličitého je založený na princípe, že absorpčné spektrum plynu sa mení v závislosti od látky. Senzor oxidu uhličitého je riadený obvodom budiča infračervenej lampy v pevnom infračervenom pásme, absorpcia testovaného plynu, zmena amplitúdy infračerveného svetla, opäť prostredníctvom kontrolného výpočtu zmeny koncentrácie plynu, výstupný signál senzora po filtrovaní, vylepšenom spracovaní a zbere a konverzii ADC, vstup do mikroprocesora, mikroprocesorový systém podľa zhromaždených údajov kompenzuje zodpovedajúcu teplotu, tlak, teplotu a tlak a nakoniec vypočíta hustotu oxidu uhličitého na výstupe testovacieho zariadenia. Zahŕňa najmä laditeľnú diódovú laserovú absorpčnú spektroskopiu, fotoakustickú spektroskopiu, spektroskopiu s vylepšením dutiny a nespektrálnu infračervenú spektroskopiu. Infračervený absorpčný senzor má mnoho výhod, vysokú citlivosť, rýchlu analýzu, dobrú stabilitu atď.
Elektrochemický senzor oxidu uhličitého je chemický senzor, ktorý premieňa koncentráciu (alebo parciálny tlak) oxidu uhličitého na elektrický signál prostredníctvom elektrochemickej reakcie. Podľa detekcie elektrických signálov sa elektrochemický typ delí na potenciálový, prúdový a kapacitný. Podľa formy elektrolytu existujú kvapalné a pevné elektrolyty. Senzory oxidu uhličitého s pevným elektrolytom sú predmetom rozsiahleho výskumu výskumníkov od 70. rokov 20. storočia. Princíp senzora oxidu uhličitého s pevným elektrolytom spočíva v tom, že materiál citlivý na plyn pri prechode plynom vytvára ióny, čím vytvára elektromotorickú silu a meria elektromotorickú silu, čím sa meria objemový podiel plynu.
Vďaka odlišnej tepelnej vodivosti oxidu uhličitého a iných plynov je senzor oxidu uhličitého tiež prvým senzorom používaným na detekciu oxidu uhličitého. Jeho citlivosť je však nízka.
Plynový senzor s povrchovou akustickou vlnou (SAW) v piezoelektrickom kryštáli je tvorený vrstvou selektívnej adsorpcie plynu na plynocitlivej fólii. Keď plynocitlivá fólia interaguje s testovaným plynom, kvalita plynocitlivej fólie sa mení, ako napríklad viskoelasticita a vodivosť, čo spôsobuje posun frekvencie povrchovej akustickej vlny piezoelektrického kryštálu a detekciu koncentrácie plynu. Plynový senzor s povrchovou akustickou vlnou (SAW) je druh hmotnostne citlivého senzora. Okrem toho, mikrovážený plynový senzor s kremenným kryštálom pracuje na podobnom princípe ako SAW senzor, takže tiež patrí medzi hmotnostne citlivé senzory. Samotný hmotnostne citlivý senzor nemá selektivitu voči plynom ani parám a jeho selektivita ako chemického senzora závisí iba od vlastností látok v povrchovej náterovej vrstve.
Polovodičový senzor oxidu uhličitého POUŽÍVA polovodičový senzor ako senzor plynu a senzor oxidu uhličitého na báze kovového oxidu sa vyznačuje rýchlou odozvou, silnou odolnosťou voči prostrediu a stabilnou štruktúrou.
Čas uverejnenia: 14. augusta 2020
