非分光红外气体传感器研究进展

张 清,周李兵,贺耀宜,赵立厂,胡文涛

(1.中煤科工常州研究院有限公司,江苏 常州 213000；2.天地(常州)自动化有限公司,江苏 常州 213000)

1 引 言

随着经济的发展,现代工业的进步,对爆炸性气体、可燃性气体、有毒气体工业气体、环境气体等的检测、监控、报警、控制的研究越来越引起人们的高度重视[1]。红外传感器是基于气体分子在特定红外光谱波段吸收的原理而设计的气体传感器,被广泛应用于矿井安全、石油勘探、污染源监测、大气物理等领域[2]。同其他原理传感器相比,红外气体传感器克服了传统催化、电化学原理易中毒老化、寿命短的缺点,同时红外传感器具有响应快、精度高、气体选择性较好等特点,是气体传感器未来研究热点和发展方向[3]。

结合国内外研究背景和现状,本文从红外光源设计、气室设计、探测器设计、信号处理、自组装多气体探测系统等方面出发,综述了非分光红外气体传感器的研究热点,给出了改善非分光红外传感器性能、应用的未来发展方向及趋势。

2 非分光红外气体传感器原理

典型的红外光学传感器主要由红外光源、气室、红外探测器等组成。非分光红外气体传感器摒弃了棱镜、光栅及狭缝等分光元件,转而采用体积较小的窄带滤光片滤除无用的红外辐射波长,达到选择性辐射吸收的目的。当一束连续波长的平行红外光通过某种气体时,如果气体分子的某个基团的振动频率或者转动频率与红外光的频率一致,气体分子就会吸收能量而从基态能级跃迁至能量更高的能级,处于该频率的红外光便会被吸收而形成吸收峰。……