سنسور گاز فروسرخ (Non-Dispersive Infrared - NDIR)، در فیزیک (Physics)
انواع حسگرها (Sensor) را در آموزش زیر شرح دادیم :
سنسور گاز فروسرخ (Non-Dispersive Infrared - NDIR) :
سنسور گاز فروسرخ غیرپاشنده (NDIR) یک سنسور گاز دقیق و انتخابی است که بر اساس جذب نور فروسرخ توسط مولکول های گاز در طول موج های مشخص کار می کند. این سنسورها به طور گسترده برای اندازه گیری CO₂، CO، هیدروکربن ها و بسیاری گازهای دیگر استفاده می شوند. NDIR به دلیل عدم نیاز به واکنش شیمیایی، عمر طولانی و پایداری بالا، به یک انتخاب محبوب تبدیل شده است.
یک سنسور NDIR شامل یک منبع نور فروسرخ (معمولا یک لامپ رشته ای یا MEMS IR emitter)، یک محفظه گاز (که گاز نمونه از آن عبور می کند)، یک فیلتر نوری باند باریک (که طول موج مشخص گاز هدف را انتخاب می کند)، و یک آشکارساز فروسرخ (مانند ترموپایل یا پیروالکتریک) است. نور IR از منبع به داخل محفظه گاز تابیده می شود. مولکول های گاز هدف در طول موج مشخص خود، بخشی از نور را جذب می کنند. شدت نور باقی مانده توسط آشکارساز اندازه گیری می شود. طبق قانون بیر-لامبرت، جذب نور با غلظت گاز رابطه دارد:
\[ I = I_0 e^{-\alpha C L} \]که
\[ I_0 \]شدت اولیه،
\[ I \]شدت عبوری،
\[ \alpha \]ضریب جذب مولی،
\[ C \]غلظت گاز و
\[ L \]طول مسیر نوری است.
برای جبران تغییرات منبع نور و آلودگی، بسیاری از سنسورهای NDIR از دو کانال (دو آشکارساز با فیلترهای مختلف) استفاده می کنند: یک کانال برای طول موج جذب گاز هدف، و یک کانال مرجع در طول موجی که گاز جذب نمی کند. نسبت سیگنال ها غلظت گاز را مستقل از تغییرات شدت منبع نشان می دهد.
مزایا:
انتخاب پذیری بالا (با انتخاب فیلتر مناسب).
عمر طولانی و پایداری خوب.
نیاز به تعمیر و نگهداری کم.
قابلیت اندازه گیری در محیط های بدون اکسیژن.
معایب:
هزینه نسبتا بالا.
تحت تأثیر رطوبت و گرد و غبار (نیاز به فیلتر).
اندازه نسبتا بزرگتر نسبت به برخی سنسورهای دیگر.
\[ I = I_0 e^{-\alpha(\lambda) C L} \]کاربردها: اندازه گیری CO₂ در تهویه مطبوع (HVAC) و گلخانه ها، پایش گازهای خروجی صنایع (CO، CO₂، NOₓ)، آشکارسازهای نشت گاز (هیدروکربن ها)، و تجهیزات پزشکی (کاپنوگرافی - اندازه گیری CO₂ در تنفس).
