二氧化碳傳感器的工作原理是什么？有哪些檢測方法？

　　其實早在去年9月，我國政府在第七十五屆聯(lián)合國大會上就提出：“中國將提高自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭取于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和?！?/p>

　　首先先來了解一下“碳達(dá)峰”“碳中和”這兩個詞是什么意思。

　　碳達(dá)峰：在某一個時刻，二氧化碳排放量達(dá)到歷史最高值，之后逐漸回落。

　　碳中和：通過植樹造林、節(jié)能減排等形式，抵消自身產(chǎn)生的二氧化碳或溫室氣體排放量，實現(xiàn)正負(fù)抵消，達(dá)到相對“零排放”。

　　10年內(nèi)碳達(dá)峰，40年內(nèi)碳中和。這個目標(biāo)對于我們來說，時間緊、任務(wù)重二氧化碳的 “生命線”很長，想要在2030年實現(xiàn)碳達(dá)峰，需要提早地進(jìn)行能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。

　　根據(jù)清華大學(xué)氣候變化與可持續(xù)發(fā)展研究院最近的研究報告，在新的氣候目標(biāo)下，碳強(qiáng)度在2030年相比2015年的下降幅度要超過65%，2025年末非化石能源在一次能源消費占比至少要到20%、2030年末至少要到25%。業(yè)內(nèi)指出，這一模型數(shù)據(jù)尚屬于相對保守。

　　氣候變化是全球工業(yè)化以來地球生態(tài)系統(tǒng)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，地球生態(tài)系統(tǒng)和地球氣候系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到臨界點。2019年5月，全球大氣中CO2月平均濃度達(dá)到414.7×10-6，創(chuàng)下1958年人類有觀測記錄以來的新紀(jì)錄，超過了過去23年的最高記錄，導(dǎo)致全球平均氣溫升高、冰川消融、海平面上升、極端天氣頻繁等環(huán)境和生態(tài)問題。

　　“碳中和”目標(biāo)的出臺，為我國未來綠色低碳發(fā)展擘畫了宏偉藍(lán)圖。但要看到，與世界主要碳排放國家的歷史進(jìn)程相比，我國實現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)面臨著巨大的壓力與挑戰(zhàn)。

　　那我們?nèi)绾尾拍苤揽諝庵杏卸嗌俣趸?，如何監(jiān)測全國各地的碳排放情況呢?

　　這就需要通過相關(guān)儀器設(shè)備來對溫室氣體的濃度或體積進(jìn)行連續(xù)測量，實時監(jiān)測和測算二氧化碳排放量。

　　聚英電子二氧化碳傳感器是一種檢測二氧化碳濃度的設(shè)備，內(nèi)置高靈敏度氣體檢測探頭，具有反應(yīng)迅速、靈敏度高、信號穩(wěn)定的特點;監(jiān)測量程默認(rèn)為0~5000ppm之間，自帶溫度補(bǔ)償，受溫度影響小，搭配聚英物聯(lián)網(wǎng)主機(jī)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)記錄分析、遠(yuǎn)程報警、智能聯(lián)動功能。

　　二氧化碳傳感器報警值

　　二氧化碳密度較空氣大，當(dāng)二氧化碳少時對人體無危害，但其超過一定量時會影響人(其他生物也是)的呼吸，原因是血液中的碳酸濃度增大，酸性增強(qiáng)，并產(chǎn)生酸中毒。

　　二氧化碳濃度含量會影響人類的生活作回息，整理出二氧化碳濃度含量與人體生理反應(yīng)如下：

　　·350～450ppm：同一般室外環(huán)境

　　·350～1000ppm：空氣清新，呼吸順暢。

　　·1000～2000ppm：感覺空氣渾濁，并開始覺得昏昏欲睡。

　　·2000～5000ppm：感覺頭痛、嗜睡、呆滯、注答意力無法集中、心跳加速、輕度惡心。

　　·大于5000ppm：可能導(dǎo)致嚴(yán)重缺氧，造成永久性腦損傷、昏迷、甚至死亡。

　　所以二氧化碳濃度傳感器濃度一般報警值設(shè)置1000ppm

　　二氧化碳傳感器檢測方法

　　大氣的嚴(yán)重污染讓測量氣體濃度的技術(shù)和儀器不斷出現(xiàn)和發(fā)展。其中包括化學(xué)傳感器、陶瓷傳感器及各種類型的電化學(xué)傳感器，以及測量濕度的溫濕度記錄儀，二氧化碳變送器等等。每種傳感器適用于一定的應(yīng)用領(lǐng)域，但需要經(jīng)常校準(zhǔn)，并且只能在清潔的環(huán)境中工作。傳統(tǒng)的CO2傳感器對于像CO2這樣的不可燃?xì)怏w的測量尤其困難，化學(xué)傳感器很難勝任這項工作，使用壽命也很短。其他的各種間接測量方法，由于它們通常不僅僅對一種氣體組成度敏感。所以其精度很低且漂移量也較大。與化學(xué)二氧化碳傳感器相比，光學(xué)測量儀器有許多優(yōu)點，但其昂貴的價格也確實降低了它的市場競爭力。不過，隨著產(chǎn)品集成化程度的提高，其生產(chǎn)成本也正在降低。

　　這種CO2傳感器的工作原理是：采用了單束雙波長非發(fā)散性紅外線洲量方法，其獨特之處在于它的濾光鏡——1種袖珍電子調(diào)諧干擾儀。這種濾光銑保證了它所透過的光波波長的精確性和穩(wěn)定性，避免了由于濾光鏡廈探剎器不匹配而發(fā)生的問題及傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式濾光鏡所產(chǎn)生的磨損。本文所要討論的是光學(xué)測量方法中的一種即發(fā)散性紅外線測量。

　　各種氣體都會吸收光。不同的氣體吸收不同波長的光，比如CO2就對紅外線(波長為4.26m)最敏感。二氧化碳分析儀通常是把被測氣體吸入一個測量室，測量室的一端安裝有光源而另一端裝有濾光鏡和探測器。濾光鏡的作用是只容許某一特定波長的光線通過。探測器則測量通過測量室的光通量。探測器所接收到的光通量取決于環(huán)境中被測氣體的濃度。

　　基于非發(fā)散性紅外線氣體檢測原理的測量方法主要有3種：單光束單波長測量、雙光束雙波長測量和單光束雙波長測量。

　　單光束單波長測，顧名思義，這種CO2傳感器測量儀器只能提供單一波長的光線。在上述3種測量方法中它的性能最差，其穩(wěn)定性極易受到諸如燈泡老化、灰塵污染及光線發(fā)射特性變化等因素的影響。目前在市場上銷售的許多種單束單波，長測量儀器的穩(wěn)定性都不很理想此外，溫度的變化也會影響其穩(wěn)定性。但這種儀器的優(yōu)點是構(gòu)造簡單機(jī)械性能可靠且價格低廉。

　　雙光束雙波長測，這種可燃?xì)怏w檢測儀器備有2個光度通道，1個探測器及2個濾光鏡，與前一種儀器比較，其精度和穩(wěn)定性都有所提高，但相應(yīng)的它的價格也較高。此外為r提高其工作溫度范圍，2個探測器必須完全匹配。在實際應(yīng)用中，2個光波通道受到的灰塵污染程度同樣也會給這類測量儀器帶來因非對稱污染而精度失準(zhǔn)的問題。