LARK-1CO2红外传感器

　　诺联芯在今年9月又发布一个新产品LARK-1 CO2。红外CO2传感器是非常普通的一款传感器，那么诺联芯的产品又有什么特色呢?它可以用到一些什么特殊的应用中去呢?

　　LARK-1 CO2的特色包括：

　　- 响应速度快，回零速度快

　　- 分辨率高，在2000ppm之内的浓度都可以做到1ppm/sec的分辨率

　　- 低浓度的时候，精度高。0-1000ppm的范围内，能够满足±15ppm的误差;1000ppm – 10000ppm能够满足±300ppm的精度

　　LARK-1 CO2的用途包括：

　　- 大气中CO2浓度的分析

　　- 人工生物圈CO2浓度的检测

　　- 汽车尾气和烟气排放分析时，CO2的交叉干扰补偿

　　1.基本特性

　　图1 基本特性(分辨率、响应时间)

　　从上图我们可以看出，在通高纯氮的时候，LARK-1 CO2的零点非常稳定。在通入500ppm CO2的时候，响应时间仅为3秒。分辨率完全能够做到1ppm。

　　2.线性

　　图2 LARK-1 CO2 0 – 7500ppm的线性测试曲线

　　图3 LARK-1 CO2 0 – 7500ppm的线性

　　在这两张图中，所通入的CO2浓度分别为0, 500ppm, 1000ppm, 2500ppm, 5000ppm, 7500ppm。规律是浓度越低，绝对误差和相对误差越小，浓度越高，绝对和相对误差会变大。

　　图4 LARK-1 CO2 0 – 50000ppm的线性

　　在上图中，所通入的CO2浓度分别为0, 5000ppm, 10000ppm, 15000ppm, 25000ppm, 35000ppm, 45000ppm和50000ppm。通过上面三张图，我们可以看到，LARK-1 CO2的线性判决系数R^2大于0.997，低浓度时，绝对误差能够做到小于20ppm，高浓度时，误差略大，但小于10%rel。

　　3.重现性

　　图5 LARK-1 CO2 的重现性

　　通过重现性实验的曲线，我们可以看出，在将近45分钟之内，轮流通6次N2和5000ppm CO2，零点在19ppm – 22ppm之间，偏差仅为3ppm，测量点在5033ppm – 5043ppm之间，偏差仅为10ppm。

　　4.长时间通气

　　图6 1小时通气实验

　　通过上图我们可以看到，LARK-1 CO2有一个冲高的过程，然后下降。之所以1小时通气下降的读数比重现性实验中下降得多，是因为探测器内部探测通道和参比通道也存在一个微小的温度差，该温度差导致NDIR传感器在长时间通气的过程中会有略微的下降。

　　5.高低温性能

　　图7 LARK-1 CO2的高低温特性

　　高低温实验的步骤是这样的，LARK-1 CO2先在20℃的温箱中平衡，然后按照下面的升降温次序操作高低温箱：20℃ ➡ 0℃ ➡ -20℃ ➡ 0℃ ➡ 20℃ ➡ 40℃ ➡ 50℃ ➡ 40℃ ➡ 20℃。图中蓝色和棕色的曲线是9次升降温的时候所测得的纯N2和2000ppm CO2的读数。该图告诉我们，LARK-1 CO2能够经得住-20℃到50℃的温度冲击，结构和电路是非常牢固和可靠的。

　　6.交叉干扰

　　图8 LARK-1 CO2的交叉干扰实验

　　上文我们提到，LARK-1 CO2传感器的读数可以作为烟气和尾气分析仪的CO2交叉干扰的补偿，那么首先要保证其他气体对LARK-1 CO2没有交叉干扰，或者非常微小才行。因此，我们做了两种常见气体， CH4和CO对LARK-1 CO2的交叉干扰曲线。从这张图我们可以看出，5%vol (50000ppm) CH4所产生的交叉干扰相当于-10ppm CO2，也就是说交叉干扰为-0.02%，即负万分之二。5%vol (50000ppm) CO所产生的交叉干扰为0。这样的读数完全可以满足分析仪补偿算法的需求。

　　7.湿度干扰

　　最后，补充一组湿度对LARK-1 CO2干扰的数据：

　　- 在20℃时，50%RH湿度(绝对湿度为8.65g/M^3) 2000ppm CO2所产生的读数增加值为20ppm。

　　- 在50℃时，50%RH湿度(绝对湿度为41.5g/M^3) 2000ppm CO2所产生的读数增加值为120ppm。