红外吸收式气敏传感器

图4-4是电容麦克型红外吸收式气敏传感器结构图。它包括两个构造形式完全相同的光学系统:其中一个红外光入射到比较槽,槽内密封着某种气体;另一个红外光和入射到测量槽,槽内通入被测气体。两个光学系统的光源同时(或交替)以固定周期开闭。当测量槽的红外光照射到某种被测气体时,根据气体种类的不同,将对不同波长的红外光具有不同的吸收特性。同时,同种气体而不同浓度时,对红外光的吸收量也彼此相异。因此,通过测量槽红外光光强变化就可知道被测气体的种类和浓度。因为采用两个光学系统,所以检出模内的光量差值将随被测气体种类的不同而不同。同时,这个差值对于同种被测气体而言,也会随气体浓度的升高而增加。由于两个光学系统以一定周期开闭,因此光量差值以振幅形式输入到检测器。

检测器也是密封存有一定气体的容器。两种光量振幅的周期性变化,被检测器内的气体吸收后,可以变为温度的周期性变化,而温度的周期性变化最终体现为竖隔薄膜两侧的压力变化而以电容量的改变量输出至放大器。

图4-5的量子型红外光敏元件取代了图4-4中的检测器,它可以直接把光量变为电信号;同时光学系统与气体槽也都因合二为一,而大大简化了传感器的构造。这种构造的另一特点是可以通过改变红外滤光片而提高量子型红外光敏元件的灵敏度和适合其红外光谱响应的特性,也可以通过改换滤光片来增加被测气体种类和扩大测量气体的浓度范围。