LARK-1CO红外气体传感器

　　LARK-1 CO 10000PPM红外传感器是苏州诺联芯电子科技有限公司研发成功的NDIR原理的CO传感器。该产品主要应用于工业安全、烟气分析和汽车尾气分析等高端产品，具有响应速度快、分辨率低、体积小、长期稳定性好、价格适中的特点。该传感器的量程是10000ppm，也可以生产更低或更高的量程的传感器。

　　以下我们从3个方面来介绍这款传感器。

　　一、红外CO传感器的应用场合

　　不同场合的CO排量

　　在冶金、化学、石墨电极制造以及家用煤气或煤炉、汽车尾气中均有CO存在。

　　在冶金领域，产生CO的设备有焦炉、高炉和转炉。其中焦炉产量最高，但CO浓度最低;转炉产量最少，但CO浓度最高。焦炉会产生大量的CO(<10%)和H2(约60%)，每小时的量以十万立方米计。焦炉煤气，一般用来发电。

　　水煤气生产中会产生大量的CO和H2。这两种气体浓度都是百分之几十的浓度。

　　汽车尾气中也有少量的CO，全球大气中60%左右的CO都是由汽车产生的。随着汽车排放标准的升级，CO的排放也在逐渐减少。

　　焦炉照片

　　汽车尾气排放检测报告

　　这是一份汽车尾气分析的报告，从这份报告中我们可以看到，汽车尾气中CO的浓度范围是几百到几千ppm。0.02%vol即200ppm，0.3%即3000ppm。该报告是用浙大鸣泉公司出品的汽车尾气分析仪测量的结果。

　　二、CO的几种检测方法

　　几种检测CO技术的对比

　　在现有工程化的CO传感器中，比较常见的有以下几种：激光红外(QCL-TDLAS)、非色散红外(NDIR)、电化学(EC, 也称定电位电解法)、金属氧化物半导体(MOS)。

　　NDIR气体传感器的原理

　　朗伯比尔定理：I = I0*exp(-kcL)

　　其中：

　　I – 出射光强;

　　I0 – 入射光强;

　　k – 气体吸收系数;

　　c – 气体浓度;

　　L – 光路长度。

　　几种气体的红外吸收谱图

　　三、LARK-1的技术特点

　　LARK-1 CO传感器的基本响应曲线

　　该响应曲线的过程是这样的：待LARK-1 CO平衡之后，以500ml/min的流速通入500ppm CO，其响应时间极短，T90仅2秒。通过4分钟CO之后，用N2吹回零点，RT90时间也只有2秒。然后通入1000ppm CO，4分钟后吹回零点，T90和RT90仅3秒钟。

　　分辨率

　　从下图我们可以得知，LARK-1 CO 10000PPM的分辨率在10ppm/sec之内，最低检测限也小于10ppm。

　　重现性

　　下图中的过程可以这样解读：在200秒左右的时候，对LARK-1 CO 10000PPM进行了一次零点的标定，并不进行测量点标定。然后平衡十几分钟，通入500ppm的CO，一共6次。这6次的平均值为500.2ppm，标准差为8.6ppm，小于传感器的分辨率10ppm。

　　0-1000ppm线性

　　图中的过程可以这样解读：顺序通入N2，100ppm, 250ppm, 500ppm, 750ppm和1000ppm。最大的绝对误差仅为22ppm，发生在1000ppm浓度。对读数做平均后的线性曲线，R^2达到0.999594。

　　0-10000ppm线性

　　图中的过程可以这样解读：顺序通入N2，500ppm, 1000ppm, 2500ppm, 3500ppm, 4500ppm, 5500ppm, 6500ppm, 7500ppm, 8500ppm, 10000ppm。最大的绝对误差仅为36ppm，发生在3500ppm浓度。对读数做平均后的线性曲线，R^2达到0.999972。

　　80分钟通气实验

　　图中的过程可以这样解读：顺序通入500ppm CO，读数迅速冲高到509ppm，然后稳定在498ppm左右。在80分钟内整个的读数波动不超过1个分辨率，即10ppm。

　　20℃时候的湿度实验

　　图中的过程可以这样解读：20℃的时候饱和绝对湿度比较低，我们在气袋中注入不同量的蒸馏水，配成0ppm和1000ppm CO的8袋气体，顺序进行测试。零点最大的偏移量为31-(-5)=36ppm。1000ppm的点偏移量1014-951=63ppm。

　　50℃时的湿度实验

　　图中的过程可以这样解读：50℃的时候饱和绝对湿度比较高，我们在气袋中注入不同量的蒸馏水，配成0ppm和1000ppm CO的8袋气体，顺序进行测试。零点最大的偏移量为50-(5)=45ppm。1000ppm的点偏移量1004-1033 = -29ppm。如果考虑到2.44%vol 到 9.76%vol这么高的绝对湿度，该湿度性能已经相当优秀了。