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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。

  

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