红外传感器在二氧化碳检测方面的研究
红外传感器在二氧化碳检测方面的研究
摘要
随着科学技术的发展和人们对温室气体的日益关注，在日常生活和工业生产等方面越来越
需要对二氧化碳气体的浓度进行检测。目前，二氧化碳气体浓度的分析方法主要有电气法、电
化学法、色谱法、红外吸收法等，其中红外吸收法有精确度高、稳定性好、响应快、仪器体积
小、使用寿命长等特点，从而使之成为二氧化碳气体浓度检测领域的发展新方向。
本文设计了一种等离子体 MEMS 红外光源，并在朗伯-比尔定律与红外气体吸收理论的基
础上，将等离子体 MEMS 窄带红外光源应用在二氧化碳气体浓度检测的新型红外传感器中，
采用了最小二乘拟合法设计了一种双通道一体化的新型非分光（NDIR）红外二氧化碳气体浓
度检测仪。
关键词 ： NDIR 红外浓度检测 等离子体 MEMS 红外光源 朗伯-比尔定律 CO2 气体检
测。
Abstract
With the growing concern of the scientific and technological development andpeople of
greenhouse gases, in daily life and industrial production increasing theconcentration of carbon dioxide
gas detection. At present, the methods of analysis ofthe concentration of carbon dioxide gas main
electrical method, electrochemicalmethod, chromatography, infrared absorption method, in which the
infraredabsorption method has high accuracy, good stability, fast response, the equipment issmall, long
service life , thus making the new direction of development of the carbondioxide gas concentration
detection field.
Design a plasma MEMS infrared light source, and in the Lambert - Beer's law onthe basis of the
theory of infrared gas absorption, plasma MEMS narrowband infraredlight source applications in the
carbon dioxide gas concentration detecting newinfrared sensor using the least square fitting design of a
dual-channel integration ofnew non-spectral infrared carbon dioxide gas concentration detector
(NDIR).
KeyWords: NDIR infrared concentration detection；Plasma MEMS infraredlight source；
Lambert - Beer law；CO2 gas detector。
第一章绪论
随着科学技术的发展，人们对温室气体日益关注，在日常的生活和工业生产上越来越需要
对二氧化碳气体的浓度进行检测。目前，二氧化碳气体浓度的分析方法主要有电气法、电化学
法、色谱法、红外吸收法等，其中红外吸收法有精确度高、稳定性好、响应快、仪器体积小、
使用寿命长等特点，从而使之成为二氧化碳气体浓度检测领域的发展新方向。
1.1 、 研究背景和意义。
温室效应是大气保温效应的俗称。大气层使得太阳辐射的短波能到达地面，但地表向外辐
射放出的长波却会被大气层吸收，这样就会使地表和近地大气层的温度上升，因为这个原理与
“ ” 种植植物的温室很像，所以又叫 温室效应 。自从 18 世纪的工业革命以来，人们向大气中排
“ ”放了大量的二氧化碳等会吸热的温室气体，相应的大气层的 温室效应 也越来越强，已经引发
了全球气候变暖、海平面上升等等一系列的问题，引起了各国的关注。
越来越严重的温室效应主要是因为近现代社会大量使用石油、煤炭和天然气造成的。这些
燃料在燃烧后会释放出大量的二氧化碳气体进入到大气层中会使得温室效应越来越严重。二氧
化碳气体有隔热以及吸热的功能。它在大气层中增多而产生后果是会形成一种无形的罩子，使
太阳辐射到地球上的热量无法向外太空反射出去，其结果就是地球表面的温度越来越高，也就
是温室效应越来越严重[1]。
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红外传感器在二氧化碳检测方面的研究 摘 要 随着科学技术的发展和人们对温室气体的日益关注，在日常生活和工业生产等方面越来越需要对二氧化碳气体的浓度进行检测。目前，二氧化碳气体浓度的分析方法主要有电气法、电化学法、色谱法、红外吸收法等，其中红外吸收法有精确度高、稳定性好、响应快、仪器体积小、使用寿命长等特点，从而使之成为二氧化碳气体浓度检测领域的发展新方向。 本文设计了一种等离子体MEMS红外光源，并在朗伯-比尔定律与红外气体吸收理论的基础上，将等离子体MEMS窄带红外光源应用在二氧化碳气体浓度检测的新型红外传感器中，采用了最小二乘拟合法设计了一种双通道一体化的新型非分光（NDIR）红外...
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