LARK-1i-C4H8红外VOC传感器

　　VOC是可挥发有机物的简称，是现在环保行业重点监测的对象。之所以要重点监测它，是因为VOC、CO、NO、NO2在光照的条件下，经过一连串的化学和光化学反应后会生成臭氧O3。虽然低浓度的O3(<0.1ppm)对人体没有多大伤害，但污染特别严重的地区，紫外光照度也比较大的地区或时间段，白天O3的浓度会达到好几百ppb(1ppb为0.001ppm)，这就是人们的呼吸道疾病多发的主要原因之一。

　　一般地，VOC传感器的标定物是用异丁烯(i-C4H8)，之所以选定它，是因为：1. 异丁烯低毒;2. 分子含4个碳原子，碳链不长也不短，具有VOC代表性。3. PID比较容易电离i-C4H8。

　　很多朋友可能会问，VOC的检测，环保部门不是规定使用火焰离子化的探测器(FID)吗?比较小型的传感器还有紫外光离子化探测器(PID)，非色散红外(NDIR)原理的VOC传感器LARK-1 i-C4H8有什么存在的必要性呢?有必要。

　　我将以上3种技术进行了比较，综合在下面的表格中，供各位看官查阅。

　　表1 FID、PID、NDIR三种技术检测VOC的对比

　　

 

　　通过上面的比较我们发现，当用户需要监测比较高浓度的VOC，并且对成本和寿命要求比较高的应用场合，NDIR技术的LARK-1 i-C4H8是最合适的选择。

　　1、LARK-1 i-C4H8的基本性能

　　

 

　　上图是LARK-1 i-C4H8通入N2和100ppm i-C4H8的曲线。通过这根曲线我们可以知道：

　　1. 其响应时间T90和恢复时间RT90都在5秒钟之内;

　　2. 分辨率在5ppm之内;

　　3. 在低浓度的时候，检测精度可以达到±10ppm。也就是说，在线测量汽车厂喷涂车间、家电厂喷涂车间等高浓度VOC环境的时候，LARK-1 i-C4H8是非常适合的。

　　

 

　　上图是LARK-1 i-C4H8测量N2和1000ppm i-C4H8时候的曲线。

　　

 

　　上图是LARK-1 i-C4H8测量N2和5000ppm i-C4H8时候的曲线。

　　2、线性

　　

 

　　上图中，是LARK-1 i-C4H8依次通入0 - 1000ppm被测气体时的测量曲线，通气浓度分别为：0—250ppm—500ppm—750ppm—1000ppm，最大误差为19ppm。如果将零点负漂修正，会将整体的读数向上抬高13ppm，误差就能控制在10ppm之内了。

　　

 

　　将0 – 1000ppm的测量均值做一根线性直线的话，其线性判决系数R^2为0.999956。

　　

 

　　上图中，是LARK-1 i-C4H8依次通入0 - 10000ppm被测气体时的测量曲线，通气浓度分别为：0—1500ppm—3000ppm—4500ppm—6000ppm—7500ppm—9000ppm—10000ppm，最大误差发生在10000ppm处，误差为90ppm，相对误差为-0.9%rel。

　　

 

　　将0 – 10000ppm的测量均值做一根直线的话，其线性判决系数R^2为0.999943。

　　3、重现性

　　

 

　　上图是依次通入6次N2和500ppm i-C4H8的曲线，可以看出，其读数的重现性的标准差可以控制在5ppm之内，最大一次的读数误差发生在2100秒左右的-8ppm。

　　4、长时间通气实验

　　

 

　　上图是通入1000ppm i-C4H8 1小时的曲线。在1小时中，读数非常稳定，最大读数为989ppm，最小的读数为982ppm。

　　

 

　　5、高低温实验

　　

 

　　上图中，是LARK-1放在高低温箱中，温度变化的次序是20℃—0℃—-20℃—0℃—20℃—40℃—50℃—40℃—20℃。每一个温度下，待温度平衡之后，通入N2和1000ppm i-C4H8所测得的数据。从该图中我们可以得知，在高温和低温的情况下，传感器的读数会发生负漂。但是如果用户的仪器中如果能够做好负读数的补偿，所得到的读数也会是相当准的。例如-20℃的时候，经过负读数补偿所得到的1000ppm读数将是：674 – (-349) = 1023ppm。该补偿算法是比较高端的算法，还需要结构设计的配合。如果您对此算法感兴趣，可以来电单独沟通。

　　

 

　　6、湿度实验

　　

 

　　注：图中所列出来的水蒸气的浓度单位不是%RH。0.45%vol、1.15%vol、1.83%vol的水蒸气换算成ppm，对应的是4500ppm、11500ppm和18300ppm水蒸气。

　　上图是在20℃的时候，通入不同湿度的N2和i-C4H8时候的读数。通过该图，我们可以得到如下一些结论：

　　1. 在温度不变，湿度增大的条件下，传感器的读数会比气体浓度真值偏大，湿度越高，偏大越多，而且基本呈线性增大。

　　2. 在用气袋配气做湿度实验的时候，我们发现，气袋本身是有VOC挥发的，浓度因不同的气袋品牌和型号而不同。有兴趣的朋友，可以来电话沟通细节。

　　3. 在每次通完带湿度的气体之后，LARK-1 i-C4H8的读数都会回复到最初的读数附近。误差基本上可以控制在10ppm。

　　

 

　　注：2%vol、6%vol、10%vol的水蒸气对应的ppm浓度值分辨是20000ppm、60000ppm和100000ppm。

　　上图是在50℃的时候，通入不同湿度的N2和i-C4H8时候的读数。该图所得到的结论，跟20℃的时候所得的结论是类似的。

　　在零度以下的湿度实验我们就忽略不做了，因为水在零度以下绝大多数都已经凝结成了冰，只有极少量的气态水存在。举个例子，在-20℃的温度下，100%RH所对应的绝对湿度也只有0.88g/M^3，折合成相对浓度仅为1173ppm。