การจำแนกประเภทและหลักการของเซ็นเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์

คาร์บอนไดออกไซด์เป็นก๊าซไม่มีสีและไม่มีกลิ่น เป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของบรรยากาศ เนื่องจากเป็นสารตั้งต้นหลักของการสังเคราะห์ด้วยแสง ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์จึงเกี่ยวข้องโดยตรงกับประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสงของพืช และเป็นตัวกำหนดการเติบโตและการพัฒนา ระยะการเจริญเติบโต ความต้านทานต่อความเครียด คุณภาพ และผลผลิตของพืชผล แต่มากเกินไปจะไม่เพียงแต่ทำให้เกิดภาวะเรือนกระจกและผลกระทบอื่น ๆ เท่านั้น แต่ยังเป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ด้วย ร้อยละ 0.3 ผู้คนจะมีอาการปวดหัวอย่างเห็นได้ชัด และร้อยละ 4-5 จะรู้สึกเวียนศีรษะ สภาพแวดล้อมภายในอาคาร โดยเฉพาะในห้องปรับอากาศ ค่อนข้างมีการปิดผนึก หากไม่มีการระบายอากาศเป็นเวลานาน ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์จะค่อยๆ เพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์ ตามมาตรฐานคุณภาพอากาศภายในอาคารที่นำมาใช้ในปี 2546 ค่ามาตรฐานของส่วนปริมาตรของปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์เฉลี่ยต่อวันไม่ควรเกิน 0.1%

ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี การปรับปรุงมาตรฐานการครองชีพของผู้คนที่เพิ่มขึ้น และความใส่ใจที่เพิ่มขึ้นของผู้คนต่อการคุ้มครองสิ่งแวดล้อม การตรวจสอบเชิงปริมาณและการควบคุมก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ กลายเป็นความต้องการที่เพิ่มขึ้นในเครื่องปรับอากาศ เกษตรกรรม การรักษาพยาบาล รถยนต์ และการคุ้มครองสิ่งแวดล้อม .เซ็นเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรม เกษตรกรรม การป้องกันประเทศ การแพทย์และสุขภาพ การคุ้มครองสิ่งแวดล้อม การบินและอวกาศ และสาขาอื่นๆ

มีการแนะนำหลักการทำงานของเซ็นเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์ไว้ด้านล่าง

สสารทุกชนิดมีสเปกตรัมเส้นสว่างที่มีลักษณะเฉพาะของตัวเอง และมีสเปกตรัมการดูดกลืนแสงที่สอดคล้องกัน เช่นเดียวกับโมเลกุลของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ การสั่นสะเทือนของตาข่ายของวัสดุเซรามิกและการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนมีผลกระทบต่ออุปสรรค อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น การสั่นสะเทือนของตาข่ายจะแข็งแกร่งขึ้น แอมพลิจูดจะเพิ่มขึ้น การกระทำของอิเล็กตรอนที่เป็นอุปสรรคจะแข็งแกร่งขึ้น ตามทฤษฎีการดูดกลืนแสงแบบเลือกสรรก๊าซ เมื่อความยาวคลื่นที่ปล่อยออกมาของแหล่งกำเนิดแสงเกิดขึ้นพร้อมกับความยาวคลื่นการดูดกลืนของก๊าซ การดูดกลืนแสงจะเกิดขึ้น และความเข้มของการดูดกลืนแสงจะสัมพันธ์กับความเข้มข้นของก๊าซ ความเข้มข้นของก๊าซสามารถวัดได้โดยการวัดความเข้มของการดูดกลืนแสง

ปัจจุบันมีเซ็นเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์หลายชนิด รวมถึงประเภทการนำความร้อน ประเภทเดนซิโตมิเตอร์ ประเภทการดูดซับรังสี ประเภทการนำไฟฟ้า ประเภทการดูดซับสารเคมี ประเภทเคมีไฟฟ้า ประเภทโครมาโตกราฟี ประเภทสเปกตรัมมวล ประเภทแสงอินฟราเรด และอื่นๆ

เซ็นเซอร์ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์การดูดกลืนแสงอินฟราเรดขึ้นอยู่กับหลักการที่ว่าสเปกตรัมการดูดกลืนของก๊าซจะแตกต่างกันไปตามสารต่างๆ เซ็นเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์โดยการควบคุมวงจรขับหลอดไฟอินฟราเรดภายในแถบอินฟราเรดคงที่ การดูดซับของก๊าซภายใต้การทดสอบ การเปลี่ยนแปลงความกว้างของแสงอินฟราเรด อีกครั้งผ่านการคำนวณการตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของก๊าซ สัญญาณเอาต์พุตของเซ็นเซอร์หลังจากการกรอง การประมวลผลขั้นสูง และ การรวบรวมและการแปลง ADC การป้อนข้อมูลไปยังไมโครโปรเซสเซอร์ ระบบไมโครโปรเซสเซอร์ตามการเก็บรวบรวมจะชดเชยอุณหภูมิ ความดัน อุณหภูมิ ความดันที่สอดคล้องกัน ในที่สุดก็คำนวณเอาต์พุตความหนาแน่นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ไปยังอุปกรณ์แสดงผลภายใต้การทดสอบ โดยส่วนใหญ่ประกอบด้วยสเปกโทรสโกปีการดูดกลืนแสงเลเซอร์ไดโอดแบบปรับได้ สเปกโตรสโคปีโฟโตอะคูสติก สเปกโทรสโกปีการปรับปรุงช่อง และสเปกโตรสโคปีอินฟราเรดที่ไม่ใช่สเปกตรัม เซ็นเซอร์ดูดกลืนแสงอินฟราเรดมีข้อดีหลายประการ ความไวสูง ความเร็วในการวิเคราะห์ที่รวดเร็ว ความเสถียรที่ดี ฯลฯ

เซ็นเซอร์ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เคมีไฟฟ้าเป็นเซ็นเซอร์เคมีที่แปลงความเข้มข้น (หรือความดันบางส่วน) ของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าผ่านปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้า ตามการตรวจจับสัญญาณไฟฟ้า ประเภทเคมีไฟฟ้าแบ่งออกเป็นประเภทศักย์ไฟฟ้า ประเภทกระแสไฟฟ้า และประเภทความจุ ตามรูปแบบของอิเล็กโทรไลต์จะมีอิเล็กโทรไลต์ของเหลวและอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็ง นับตั้งแต่ทศวรรษ 1970 นักวิจัยกังวลอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับเซ็นเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์ของอิเล็กโทรไลต์ของแข็ง หลักการของเซ็นเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์อิเล็กโทรไลต์ของแข็งคือ วัสดุที่ไวต่อก๊าซจะสร้างไอออนเมื่อผ่านก๊าซ ซึ่งจะสร้างแรงเคลื่อนไฟฟ้าและวัดแรงเคลื่อนไฟฟ้าเพื่อวัดสัดส่วนปริมาตรของก๊าซ

การใช้การนำความร้อนที่แตกต่างกันของคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซอื่นๆ เซ็นเซอร์ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ยังถูกนำมาใช้เป็นครั้งแรกในการตรวจจับเซ็นเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์อีกด้วย แต่ความไวของมันต่ำ

เซ็นเซอร์ก๊าซคลื่นเสียง (เลื่อย) พื้นผิวในการเคลือบคริสตัลเพียโซอิเล็กทริกเป็นชั้นของการดูดซับแบบเลือกสรรของก๊าซของฟิล์มที่ไวต่อก๊าซ เมื่อฟิล์มที่ไวต่อก๊าซมีปฏิกิริยากับก๊าซภายใต้การทดสอบ ทำให้คุณภาพการเคลือบฟิล์มที่ไวต่อก๊าซ ลักษณะเช่นความหนืดและ การเปลี่ยนแปลงการนำไฟฟ้าทำให้ความถี่คลื่นเสียงพื้นผิวของคริสตัลเพียโซอิเล็กทริกลอยไปเพื่อตรวจจับความเข้มข้นของก๊าซ เซ็นเซอร์ก๊าซคลื่นเสียงพื้นผิว (SAW) เป็นเซ็นเซอร์ที่ไวต่อมวลชนิดหนึ่ง นอกจากนี้ เซ็นเซอร์ก๊าซสมดุลระดับไมโครคริสตัลควอตซ์ยังทำงานบนหลักการที่คล้ายคลึงกับเซ็นเซอร์ SAW ดังนั้นจึงเป็นของเซ็นเซอร์ที่ไวต่อมวลด้วย เซ็นเซอร์ที่ไวต่อมวลนั้นไม่มีความสามารถในการเลือกก๊าซหรือไอ และความสามารถในการเลือกเป็นเซ็นเซอร์เคมีจะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสารเคลือบผิวเท่านั้น

เซ็นเซอร์ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เซมิคอนดักเตอร์ใช้เซ็นเซอร์ก๊าซเซมิคอนดักเตอร์เป็นเซ็นเซอร์ก๊าซและเซ็นเซอร์ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์เซมิคอนดักเตอร์โลหะออกไซด์มีลักษณะการตอบสนองที่รวดเร็วทนต่อสิ่งแวดล้อมที่แข็งแกร่งและโครงสร้างที่มั่นคง