二氧化碳CO2傳感器的現(xiàn)狀分析與檢測分類

日期：2025-01-08 04:22

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摘要：二氧化碳CO2傳感器的現(xiàn)狀分析與檢測分類二氧化碳CO2傳感器的現(xiàn)狀分析與檢測分類二氧化碳CO2傳感器的現(xiàn)狀分析與檢測分類二氧化碳CO2傳感器CO2是主要的大氣成分，對農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領域都有很重要的影響，隨著工業(yè)的發(fā)展，CO2含量逐年增加，CO2含量過高不僅對人體健康產(chǎn)生隱患，而且引發(fā)了不少環(huán)境問題，溫室效應就是*典型的例子植物的光合作用和呼吸作用也和CO2濃度有很大關(guān)系。目前二氧化碳檢測方法分類目前CO2的檢測方法有很多種，主要有氣相色譜法，滴定法，固體電解質(zhì)式，電容式，光纖檢測法，紅外吸收法等多...

二氧化碳CO2傳感器的現(xiàn)狀分析與檢測分類二氧化碳CO2傳感器的現(xiàn)狀分析與檢測分類二氧化碳CO2傳感器的現(xiàn)狀分析與檢測分類二氧化碳CO2傳感器的現(xiàn)狀分析與檢測分類二氧化碳CO2傳感器的現(xiàn)狀分析與檢測分類

二氧化碳CO2傳感器CO2是主要的大氣成分，對農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領域都有很重要的影響，隨著工業(yè)的發(fā)展，CO2含量逐年增加，CO2含量過高不僅對人體健康產(chǎn)生隱患，而且引發(fā)了不少環(huán)境問題，溫室效應就是*典型的例子植物的光合作用和呼吸作用也和CO2濃度有很大關(guān)系。

目前二氧化碳檢測方法分類
目前CO2的檢測方法有很多種，主要有氣相色譜法，滴定法，固體電解質(zhì)式，電容式，光纖檢測法，紅外吸收法等多種方法。下面對這些方法做簡要介紹：
1、氣相色譜法
氣相色譜法是將二氧化碳在色譜柱中與空氣的其他成分完全分離后，進入熱導檢測器的工作臂，使該臂電阻值的變化與參考臂電阻值的變化不相等，惠斯通電橋失去平衡而產(chǎn)生的信號輸出。在線性范圍內(nèi)，信號大小與進入檢測器的二氧化碳濃度成正比。從而進行定性與定量測定。在進樣3mL時，測定濃度范圍是0.02%~0.6%，*低檢出濃度為0.014%。由于采用了氣象色譜分離技術(shù)，所以空氣、水、CO等均不影響測定，但是色譜分析條件常因?qū)嶒灄l件不同而有差異，所以應根據(jù)所用氣相色譜儀的型號和性能，制定能分析二氧化碳的*佳色譜分析條件。且在測量過程中需要配制標準氣，并用純氮氣對標準氣進行稀釋，過程繁瑣，且操作時間較長，難以保證測量準確度。
2、滴定法
滴定法是用過量的氫氧化鋇溶液與空氣中二氧化碳作用生成碳酸鋇沉淀，采樣后剩余的氫氧化鋇用標準乙二酸溶液滴定至酚酞試劑紅色剛褪。由容量法滴定結(jié)果除以所采集的空氣樣品體積，即可測得空氣中二氧化碳的濃度。滴定溶液需要前兩天配置好，所需時間較長，不能被廣泛采用。
3、固體電解質(zhì)式二氧化碳CO2傳感器
固體電解質(zhì)式CO2傳感器有較長的發(fā)展史，它是利用固體電解質(zhì)氣敏元件作為敏感元件的氣體傳感器，利用電極反應的總反應式計算CO2含量，在不斷的發(fā)展過程中，主要通過改變電解質(zhì)來提高傳感器性能。初期，用K2CO3作為固體電解質(zhì)，設計了一種電位型CO2氣體傳感器，但是由于K2CO3易受與之共存的水蒸氣的影響，難以實用。隨后，用穩(wěn)定性較好的鋯酸鹽ZrO2-MgO設計了一種CO2氣體敏感傳感器，現(xiàn)在有人采用聚丙烯晴（PAN）,二甲亞砜（DMSO）和高氯酸四丁基銨（TBAP）制備一種新型的固體聚合物電解質(zhì)。當配比合適時，有高達10-4S/cm的溫室離子電導率和好的空間網(wǎng)狀多孔結(jié)構(gòu)，尤其在金微電極上成膜構(gòu)成的全固態(tài)電化學體系，在常溫下對CO2氣體有良好的電流響應特性，消除了傳統(tǒng)電化學傳感器因電解液滲漏或干涸帶來的弊端，同時具有體積小，使用方便的優(yōu)點，但是使用時間較短，且預熱時間長達幾個小時，不能及時測量，不適合新型農(nóng)業(yè)檢測使用。
4、電容式二氧化碳CO2傳感器
電容式傳感器是把被測量的變化轉(zhuǎn)換成電容量的變化的傳感器，主要是因為金屬氧化物的介電常數(shù)一般比其他碳酸鹽要大，利用電容的變化來檢測CO2氣體濃度。常采用溶膠一凝膠法，以醋酸鋇和鈦酸丁酯為原料，乙醇和醋酸為溶劑制備了BaTi03納米晶材料。采用這種納米晶材料為基體，制備電容式CO2氣體傳感器，其缺點是檢測低濃度CO2時輸出信號小，且容易受到其他氣體的影響。
5、光纖二氧化碳CO2傳感器
光纖傳感器是伴隨著光通信技術(shù)的發(fā)展而逐步形成的。在光通信系統(tǒng)中，光纖被用作遠距離傳輸光波信號的媒質(zhì)。在這類應用中，光纖傳輸?shù)墓庑盘柺芡饨绺蓴_越小越好。但是，在實際的光傳輸過程中，光纖容易受外界環(huán)境因素影響，比如溫度、壓力、電磁場等外界條件的變化將引起光纖光波參數(shù)(如光強、相位、頻率、偏振、波長等)的變化。因此，人們發(fā)現(xiàn)如果能測出光波參數(shù)的變化，就可以知道導致光波參數(shù)變化的各種物理量的大小，于是產(chǎn)生了光纖傳感技術(shù)。光纖CO2傳感器利用CO2與水結(jié)合后，生成的碳酸酸性較弱，其酸性的檢測多采用靈敏度較高的熒光法，該方法克服了化學發(fā)光傳感器消耗試劑的不足，不必連續(xù)不斷的在反應區(qū)加送試劑，比較容易實現(xiàn)，成本較低，但其系統(tǒng)繁瑣，使用壽命較短。
6、紅外吸收型二氧化碳CO2傳感器
紅外吸收型CO2傳感器是利用紅外線作為介質(zhì)的測量系統(tǒng)，它利用二氧化碳吸收波長4.26um紅外線的物理特性來有選擇地準確測量二氧化碳的分壓,其吸收關(guān)系服從 Lamber.Beer定律。紅外吸收型氣體分析檢測儀一般由紅外輻射源，測量氣室，波長選擇裝置(濾光片)，紅外探測裝置等組成。如果氣體的吸收光譜在入射光譜范圍內(nèi)，那么紅外輻射透過被測氣體后，在相應波長處會發(fā)生能量的衰減，未被吸收的輻射被探頭測出，通過測量該譜線能量的衰減量來得知被測氣體濃度。紅外線氣體檢測儀的優(yōu)點是測量范圍寬、選擇性好、防爆性好、設計簡便、價格低廉。
基于紅外吸收原理的CO2傳感器具有的獨到優(yōu)勢，所以，研制和開發(fā)基于紅外光譜吸收的CO2分析儀對提高我國CO2氣體測量監(jiān)控水平有著重要的作用。

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