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1、编号：xxxxxxxXx 大学 xx 届本科毕业论文红外二氧化碳气体传感器研究现状和进展前景红外二氧化碳气体传感器研究现状和进展前景论文作者姓名：_ xx_作 者 学 号：_xx_所 在 学 院： 物理与电子学院 所 学 专 业：_xx_导师姓名职称：_xxxx_ _论文完成时间： Xx 大学物理与电子学院本科毕业论文1目 录摘 要：.10 前言.11 CO2气体传感器概述.11.1 气体传感器的定义.21.2 气体传感器的分类及其工作原理.31.3 CO2气体传感器和敏感材料.42 红外CO2气体传感器的综述.52.1 红外 CO2气体传感器的概念.52.2 红外 CO2气体传感器的特点.5
2、2.3 红外 CO2气体传感器的原理.63 红外 CO2气体传感器应用与前景.84 结论.9参考文献.9Xx 大学物理与电子学院本科毕业论文红外红外 CO2气体传感器的研究现状和进展前景气体传感器的研究现状和进展前景Xx（xx 大学物理与电子学院，xxxxxxxx）摘摘 要：要：CO2导致“温室效应”,已经影响了人类的生活环境，大气中的 CO2气体检测的重要性推动了 CO2气体传感器的发展。而近几十年来红外技术的发展与气体传感器的结合，诞生了红外 CO2气体传感器。本文先介绍了常见的 CO2气体传感器，引出红外 CO2气体传感器，进而详细介绍红外 CO2气体传感器及其应用，再对其进行了评价与展
3、望。关键词：关键词： CO2气体，红外传感谢器，红外探头，朗伯-比尔定律The Current Status of Research and Development of Infrared Carban Dioxide Gas SensorXiao Ran(School of Physics and Electronics, Henan University, Henan Kaifeng 475004, China)Abstract: Carban dioxide gas , which can cause Green house Effect , has influenced the hum
4、ans living environment. The importance of the detection CO2 gas in the atmosphere promoted the development of CO2 gas sensor. Infrared technology development in recent decades combined with gas sensor, has born the infrared CO2 gas sensor. This paper introduces some common CO2 gas sensor at first, a
5、nd then introduces the infrared CO2 gas sensor and its application in detail, then does a summary.Key words: Carban dioxide gas , Infrared sensor , Infrared probe head , Lambert Beer Law0 前言前言CO2气体对大气环境和人类生活影响很大，随着工业的发展，对自然环境的开采与利用日益使大气中的 CO2 含量增多。地球被一层大气包围着，其中氧气占 21，78是氮气，1是其它气体。这 1气体当中，就有只有一小部分为二氧
6、化碳气体；可吸收红外波，产生温室效应。二氧化碳在空气中的含量越高，对人体的影响就越大，当二氧化碳含量超过 10时，人体就会出现昏迷和死亡。达到 20，人就会在几秒内死亡。因此在人群比较密集的地方，二氧化碳含量是一个非常重要的参数，直接关系到人体舒适度和安全。但是它又是植进行光合作用的重要元素，没有二氧化碳，也就没有自然界的生机勃勃。在做植物实验时，二氧化碳的是一项必要的参数。在化工行业，经过化学反应，会产许多高浓度的二氧化碳气体，而在啤酒、可乐等饮料中，又必需添加二氧化碳；把二氧化碳和氮气Xx 大学物理与电子学院本科毕业论文2混合成“理想”的气体，作用于生鲜食品的充气包装，则能使生鲜食品内部细
7、胞的活性维持一定时间，延缓其生命过程，保持一定程度的生鲜状态。因此对 CO2 进行定量的监测、控制与分析也是必须的。而且 CO2 检测对农业生产、医疗卫生等领域也有重要意义。CO2 气体传感器是一种将 CO2 的气体成份、浓度等信息转化为可以被人员、仪器、计算机等利用的信息。目前，人们已经研究出来了红外吸收法、固体电介质、电化学式、电容式和热传导式 CO2 传感器及检测仪。这些传感器大多存在很多不足：对气体的选择性较差、易出现误报、系统需要频繁校准，使用寿命也较短。其中红外吸收型 CO2 气体传感器以高灵敏度、宽测量度、强抗干扰能力等广为人们继续深入研究，具有广泛开发的应用前景。以下简要介绍几
8、种常见的传感器，并详细介绍红外 CO2 气体传感器的现状和应用，并对线外 CO2 气体传感器的前景进行展望。1 CO2 气体传感器概述气体传感器概述传感器是一种物理装置或者生物器官能够探测、感受外界的信号、物理条件（光、热、湿度）或化学组成，并将探测的信息传递给其他装置24。国家标准对传感器的定义是：“能感受规定的被测量信息并按照一定规律转换成可用信号的器件或装置。通常由敏感元件和转换元件组成”传感器是一种检测装，置能够感受被测量的信息，并将感受的信息，按照一定的规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出、处理、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。1.1 气体传感器的
9、定义气体传感器是指能将被测气体的类别、浓度和成分转换为与其成一定关系的电量输出的装置或器件。气体传感器必须满足下列条512：（1）能够检测可燃性气体、有害气体的允许浓度，并能及时给出显示、报警和控制信号；（2）对被测气体以外的共存气体或物质不敏感；（3）性能长期稳定;（4）响应快、重复性好；（5）使用维护方便、价格便宜等。气体传感器通常在大气工况中使用，而且被测气体分子一般要附着于气体传感器的功能材料（气敏材料）表面且与之起化学反应，因而气体传感器也可归于化学传感。因此，气体传感器必须具有较强的抗环境影响能力。1.2 气体传感器的分类及其工作原理Xx 大学物理与电子学院本科毕业论文3气体传感器
10、主要有半导体传感器（电阻型和非电阻型）、绝缘体传感器（接触燃烧式和电容式）、电化学式（恒电位电解式、伽伐尼电池式），还有红外吸收型、石英振荡型、光纤型、热传导型、声表面波型、气体色谱法等24。电阻式半导体气敏元件是根据半导体接触到气体时其阻值的改变来检测气体的浓度；非电阻式半导体气敏元件则是根据气体的吸附和反应使其某些特性发生变化对气体进行直接或间接的检测。接触燃烧式气体传感器是基于强催化剂使气体在其表面燃烧时产生热量，使传感器温度上升，这种温度变化可使贵金属电极电导随之变化的原理而设计的。另外与半导体传感器不同的是，它几乎不受周围环境湿度的影响。电容式气体传感器则是根据敏感材料吸附气体后其介
11、电常数发生改变导致电容变化的原理而设计。电化学式气体传感器，主要利用两个电极之间的化学电位差，一个在气体中测量气体浓度，另一个是固定的参比电极。电化学式传感器采用恒电位电解方式和伽伐尼电池方式工作。有液体电解质和固体电解质，而液体电解质又分为电位型和电流型。电位型是利用电极电势和气体浓度之间的关系进行测量；电流型采用极限电流原理，利用气体通过薄层透气膜或毛细孔扩散作为限流措施，获得稳定的传质条件，产生正比于气体浓度或分压的极限扩散电流。红外吸收型传感器，当红外光通过待测气体时， 这些气体分子对特定波长的红外光有吸收， 其吸收关系服从吸收定律，通过光强的变化测出气体的浓度：I = I0exp(-am L C +
