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激光气体传感器的工作原理及优势

Release time：2023-08-09

author：AMEYA360

source：网络

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　　什么是激光?

　　激光是原子受激辐射的光：原子中的电子吸收能量后从低能级跃迁到高能级，再从高能级回落到低能级的时候，所释放的能量以光子的形式放出。被引诱(激发)出来的光子束(激光)，其中的光子光学特性高度一致。因此激光相比普通光源单色性、方向性好。

激光气体传感器的工作原理及优势

　　激光检测气体的原理是什么?

　　根据朗伯-比尔(Lambert-Beer)定律，在此基础上，被测组分可以吸收一定波长的光，并且其吸收强度与成分浓度成比例，并用测量气体对激光的衰减来测定。该技术的核心技术是利用半导体激光器的波长调谐和被测气体的选择性吸收来测量气体的浓度。

　　该方法具有灵敏度高、实时、动态、多组分同时测定等特点。

　　它的工作原理是由可调半导体激光器通过驱动电流的调制，发出一种特殊的激光波长，通过周期性地注入，激光的波长会发生周期性的改变，从而将激光的中心波长调整到被测量的气体吸收谱线上，并进行选择性的吸收，然后根据吸收后的光谱强度信号，将被测量的气体的浓度进行反演。

　　由于半导体激光具有较高的单色特性，因此可以通过一条被测气体的单个吸收谱线来测量，从而避免了不同分子间的相互干扰，使被测气体能够被正确识别。

　　激光气体传感器的优点

　　1. 与电化学或者热催化传感器比较，激光式传感器的优势是什么?

　　电化学/热催化传感器通常是敏感元件直接和气体接触。通过化学反应产生热或电来进行检测，是一种消耗型传感器件。所以电化学/热催化传感器的使用寿命会随着检测气体频率和浓度的增加而变短，由于基于化学反应，电化学/热催化传感器对同类型的气体都反应，没有唯一选择性，经常会引发误报警。由于化学反应对湿度、温度、压力以及环境气体很敏感，电化学/热催化传感器经常会因多种原因引起零点漂移的问题，使得校正周期极短。而频繁的校正使得低价购入的传感器的使用成本大大的增加。

　　激光式传感器是一种无需与气体直接接触的光学探测器，因此不会发生中毒或老化现象。同时，在常压条件下激光式传感器不受压力和湿度变化的影响，免调校。

　　2. 与固态传感器比较，激光式传感器的优势是什么?

　　无交叉灵敏度，不受环境参数影响：固态传感器对湿度敏感，通常对有毒气体选择性差。而且，氧气含量的变化会导致不可靠的读数。在高气体浓度环境下会导致零气体读数和灵敏度不可逆的变化。

　　反之，激光式传感器不与被测气体直接接触，其他气体的交叉灵敏度，湿度和含氧量对激光式传感器的影响几乎是零。

　　低功耗：固态传感器的操作需要在持续的高温下进行，这导致了巨大的功耗，且不适合作为便携式设备使用。而激光式传感器则具有功耗低的优点。

　　3.与红外传感器比较，激光式传感器的优势是什么?

　　两者物理原理相同，都是采用光和分子相互作用原理。

　　但是激光传感器采用的是近红外激光技术，而红外传感器采用的是中红外光源加滤波器技术，然而水分子在中红外区有很强的吸收特性，因此红外传感器抗湿能力差;

　　再是红外传感器光源信号弱，通常需要标准气室和检测气室做差分才能取出有效信号，因而气室结构复杂，抗震动能力很弱，激光传感器对水蒸气毫无感应，抗震能力优秀。

　　相比红外传感器，激光传感器响应速度快，抗湿、抗震动能力强，工作稳定可靠。

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行业新闻

气体传感器市场2022年挑战10美元

汽车、家庭和建筑物的空气质量监测正在推动气体和颗粒传感器市场的发展。产业研究机构Yole Développement(Yole)最新研究报告分析感测技术的发展，并确定其在不同的气体和颗粒监测市场中的影响。室外空气污染是21世纪的主要挑战之一，2014年全球约有400万人死于此，2016年的另一项估计是，世界上90%以上的人口居住在空气污染物水平高于世卫组织规定限值的地区。因此，有一个解决这个问题的全球驱动力，特别是透过开发和安装气体和颗粒传感器。长期以来，气体和颗粒传感器市场一直局限于工业应用，以确保空气质量控制和工人的安全。然后，HVAC已经稳定地采用气体感测。这里的主要驱动因素是透过控制空调来节省能源。如今，全球空气质量的恶化正在影响许多不同的地方，家庭、办公室、酒店、汽车和城市地区。嵌入气体和颗粒传感器的空气清净机系统市场预计将从2017年的160亿美元扩大到2023年的330亿美元，年复合成长率高达12.5%。整体而言，气体与颗粒传感器2018年市场规模约8亿美元，2020年约9亿美元，2022年将挑战10亿美元大关，应用领域包括国防与工业、车辆动力管理、环境等领域。

2018-12-10 00:00 reading：2231

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