本期為大家分享關于紅外氣體傳感器(NDIR)的概念定義,在日常應用中更關注的也無非這幾點,通過了解這些可以讓大家準確的掌握傳感器選型,基礎應用時不易出錯。
定義:分辨率是描述傳感器能夠分辨的更小的氣體濃度改變量的參數。分辨率和靈敏度和噪聲相關,類似電子技術里面的一個參數——信噪比。
由于NDIR傳感器原始信號與濃度之間是非線性的所以NDIR傳感器的靈敏度在不同濃度下是不一樣的,零點時更高,滿量程時更低。另外,不同濃度下的噪聲水平卻是接近的。因此,根據分辨率的公式,NDIR傳感器在零點時分辨率更好,在滿量程的時候更差,量程越大分辨率越小。
現在市面上更常見的NDIR傳感器是CH4和CO2的。CH4傳感器可以接受的分辨率為500PPM,即1%LEL;CO2傳感器可以接受的分辨率為100PPM。的需求,檢測CH4泄露的傳感器分辨率需要在25PPM以下,檢測尾氣排放CO2的傳感器分辨率需要1PPM。分辨率與精度是截然不同的兩個物理量,存在很大差異。
以紅外工業傳感器為例:
二氧化碳 | 量程 | MH-410D | MH-711A |
0~2000ppm | 1ppm | ||
0~6000ppm | 1ppm | ||
0~1%VOL | 1ppm | ||
0~3%VOL | 1ppm | ||
0~5%VOL | 10ppm |
甲烷 | 量程 | MH-440D | MH-741A |
0~5%VOL | 0.05%VOL | 0.01%VOL | |
0~10%VOL | - | 0.01%VOL | |
0~99%VOL | 0.1%VOL | 0.1%VOL |
定義:精度是測量值與真值的接近程度。包含精密度和準確度兩個方面。 精度常使用三種方式來表征。
1)更大誤差占真實值的百分比,如測量誤差3%;
2)更大誤差,如測量精度±0.02mm;
3)誤差正態分布,如%~10%占比例65%,誤差10%~20%占比例20%,誤差20%~30%占10%,誤差30%以上占5%。
比較以上三種表征方式,可以看出更大誤差百分比方式簡單直觀。由于基于真實值,不具體。在不知道真實值的情況下,無法判讀誤差的具體大小。.更大誤差方式簡單直觀,反應了誤差的具體值,但是有片面性。誤差正態分布方式科學、全面、系統,但是表述較為復雜,所以反而不如前兩種應用廣泛。
NDIR傳感器誤差表征采用更大誤差百分比方式。
型號 | 檢測氣體 | 量程 | 精度 |
MH-410D | 二氧化碳 | 0~2000ppm | ±200ppm |
0~6000ppm | ±300ppm | ||
0~1%VOL | ±3%F. S | ||
0~3%VOL | ±3%F. S | ||
0~5%VOL | ±3%F. S |
型號 | 檢測氣體 | 量程 | 精度 |
MH-440D | 甲烷 | 0~5%VOL | ±3%F. S |
0~99%VOL | ±3%F. S |
定義:傳感器開始通電到傳感器信號輸出值穩定所需的時間
預熱時間短,傳感器內部溫度還處于上升的過程中,并未平衡,所以此時的測量數據精度稍差。等傳感器內部溫度達到動態平衡了,就能達到更好的精度。工業安全領域用的NDIR傳感器預熱時間一般比較短,1分鐘之內都能正常檢測。高精度、高分辨率儀表所用的傳感器,預熱時間就比較長了,基本上都要10分鐘以上甚至60分鐘。
預熱期間還可以驅除光路內的凝露。在一些濕度高的環境中,如果NDIR傳感器存放時間長了,光路內會結露。上電后,溫度上升,凝露會慢慢減退,達到自動除濕的目的,適當延長預熱時間可以達到規格書所規定的檢測精度。
紅外氣體傳感器的使用預熱時間均為90s。 |
在試驗條件下,被測氣體濃度發生階躍變化時,傳感器輸出達到穩定值的90﹪時所需的時間。
NDIR傳感器的響應時間一般在15~30秒,環境特殊要求的傳感器響應時間會超過90秒。
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