二氧化碳传感器的发展历程

2020-08-06 16:12

建大仁科

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众所周知，二氧化碳作为主要气体之一，对农业、工业等各个领域都有重要的影响，随着现代社会的不断进步，二氧化碳的含量也逐渐变多，研究表明地球的温室效应从工业革命就开始形成了，如今大有愈演愈烈的态势。

目前，人类活动产生的二氧化碳排放已达到历史峰值。最新数据显示，2011年全球二氧化碳排放量是1850年的163倍。

二氧化碳传感器的发展历程

1850年，英国是全球最大的二氧化碳排放国，排放量几乎是第二大排放国美国的6倍。此外，前五大排放国还包括法国、德国和比利时。2011年，中国成为世界最大的排放国，美国、印度、俄罗斯和日本紧随其后。

为了解决二氧化碳所带来的的环境污染，研发一款二氧化碳传感器是很有必要的。二氧化碳传感器主要检测大气环境中的二氧化碳成分。

国外发达国家对吸收式气体传感器技术的研究起步比较早：最早用光谱吸收式光纤传感技术进行气体浓度测量研究的是日本 Tohoku 大学的 H ． inaba 和K ． Chan等人，在光纤透射窗口波段范围内，作了一些气体传感的基本研究。

1979 年，他们提出利用长距离光纤进行大气污染检测， 1983年，他们将LED作为宽带光源，配合窄带干涉滤光片，对甲烷在1331 ． 2nm附近的光谱进行检测，在这一系统中的气室长度为0 ． 5m，传输光纤为10km长的多模光纤，接收器件采用冰和甲醇混合制冷的锗探测器，系统最小探测灵敏度为25％ LEL （气体爆炸下限）。其后， 1985年， H．Inaba 和 K ． Chan 及 H．Ito等人又用InGaAs材料LED作为光源去对准甲烷在 1665．4 nm处的谐波吸收峰，系统最小探测灵敏度提高了一倍。

二氧化碳传感器的发展历程

国内红外吸收型二氧化碳气体传感器的研究起步较晚，目前，国内生产和使用的传感器主要是固体电解质式、钛酸钡复合氧化物电容式、电导变化型后膜式等，这些传感器存在许多不足之处：对气体选择性差、容易出现误报，并且系统需要频繁校准，使用寿命短等缺点。直到2005年我国非分光红外（NDIR）气体传感器技术研究才取得新进展，但是，其关键元件仍然需要进口。红外气体检测技术在我国无论是在用新技术改造传统产业，还是在替代进口各方向都有明显优势，应用范围广泛，具有明显的经济和社会效益。

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