一、紅外CO傳感器的應(yīng)用場(chǎng)合

3、水煤氣生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生大量的CO和H2。這兩種氣體濃度都是百分之幾十的濃度。

4、汽車(chē)尾氣中也有少量的CO，全球大氣中約60%的CO都是由汽車(chē)產(chǎn)生。隨著汽車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)，CO的排放也在逐漸減少。 
 

這是一份汽車(chē)尾氣分析的報(bào)告，從這份報(bào)告中我們可以看到，汽車(chē)尾氣中CO的濃度范圍是幾百到幾千ppm。0.02%vol即200ppm，0.3%即3000ppm。該報(bào)告是用浙大鳴泉公司出品的汽車(chē)尾氣分析儀測(cè)量的結(jié)果。

二、CO的幾種檢測(cè)方法

在現(xiàn)有工程化的CO傳感器中，比較常見(jiàn)的有以下幾種：激光紅外（QCL-TDLAS）、非色散紅外(NDIR)、電化學(xué)（EC, 也稱(chēng)定電位電解法）、金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）。

朗伯比爾定理：I = I0*exp(-kcL)

其中：

I – 出射光強(qiáng)；

I0 – 入射光強(qiáng)；

k – 氣體吸收系數(shù)；

c – 氣體濃度；

L – 光路長(zhǎng)度。

三、LARK-1的技術(shù)特點(diǎn)

該響應(yīng)曲線(xiàn)的過(guò)程是這樣的：待LARK-1 CO平衡之后，以500ml/min的流速通入500ppm CO，其響應(yīng)時(shí)間極短，T90僅2秒。通過(guò)4分鐘CO之后，用N2吹回零點(diǎn)，RT90時(shí)間也只有2秒。然后通入1000ppm CO，4分鐘后吹回零點(diǎn)，T90和RT90僅3秒鐘。

從上圖我們可以得知，LARK-1 CO 10000PPM的分辨率在10ppm/sec之內(nèi)，最低檢測(cè)限也小于10ppm。 

上圖中的過(guò)程可以這樣解讀：在200秒左右的時(shí)候，對(duì)LARK-1 CO 10000PPM進(jìn)行了一次零點(diǎn)的標(biāo)定，并不進(jìn)行測(cè)量點(diǎn)標(biāo)定。然后平衡十幾分鐘，通入500ppm的CO，一共6次。這6次的平均值為500.2ppm，標(biāo)準(zhǔn)差為8.6ppm，小于傳感器的分辨率10ppm。

圖中的過(guò)程可以這樣解讀：順序通入N2，100ppm, 250ppm, 500ppm, 750ppm和1000ppm。最大的絕對(duì)誤差僅為22ppm，發(fā)生在1000ppm濃度。對(duì)讀數(shù)做平均后的線(xiàn)性曲線(xiàn)，R^2達(dá)到0.999594。

圖中的過(guò)程可以這樣解讀：順序通入N2, 500ppm, 1000 ppm, 2500ppm, 3500ppm, 4500 ppm, 5500ppm, 6500ppm, 7500 ppm, 8500ppm, 10000ppm。最大的絕對(duì)誤差僅為36ppm, 發(fā)生在3500ppm濃度。對(duì)讀數(shù)做平均后的線(xiàn)性曲線(xiàn)，R^2達(dá)到0.999972。

圖中的過(guò)程可以這樣解讀：順序通入500ppm CO，讀數(shù)迅速?zèng)_高到509ppm，然后穩(wěn)定在498ppm左右。在80分鐘內(nèi)整個(gè)的讀數(shù)波動(dòng)不超過(guò)1個(gè)分辨率，即10ppm。

圖中的過(guò)程可以這樣解讀：20℃的時(shí)候飽和絕對(duì)濕度比較低，我們?cè)跉獯凶⑷氩煌康恼麴s水，配成0ppm和1000ppm CO的8袋氣體，順序進(jìn)行測(cè)試。零點(diǎn)最大的偏移量為31-(-5)=36ppm。1000ppm的點(diǎn)偏移量1014-951=63ppm。

圖中的過(guò)程可以這樣解讀：50℃的時(shí)候飽和絕對(duì)濕度比較高，我們?cè)跉獯凶⑷氩煌康恼麴s水，配成0ppm和1000ppm CO的8袋氣體，順序進(jìn)行測(cè)試。零點(diǎn)最大的偏移量為50-(5)=45ppm。1000ppm的點(diǎn)偏移量1004-1033 = -29ppm。如果考慮到2.44%vol 到 9.76%vol這么高的絕對(duì)濕度，該濕度性能已經(jīng)相當(dāng)優(yōu)秀了。

上圖是通入5%vol CH4，100%vol CH4，30%vol CO2時(shí)候的交叉干擾曲線(xiàn)。LARK-1對(duì)H2，N2，O2等氣體雖然沒(méi)有交叉干擾，但對(duì)高濃度的化合物氣體干擾還是存在的。在水煤氣監(jiān)測(cè)、煙氣排放監(jiān)測(cè)、和汽車(chē)尾氣分析儀器的設(shè)計(jì)中，如果濃度很高的話(huà)，需要考慮用算法進(jìn)行扣除。

四、LARK-1 CO傳感器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性

圖1 LARK-1 CO所處的溫濕度 (2017/11/28 – 2017/12/22)

圖2 LARK-1 CO的零點(diǎn)穩(wěn)定性

從上圖我們可以看出，LARK-1 CO在溫度、濕度不受任何控制的條件下，零點(diǎn)基本上保持穩(wěn)定，1個(gè)月的漂移在-100ppm — 150ppm之間。當(dāng)然，在我們測(cè)量的過(guò)程中是加了一個(gè)氣泵(500ml/min)和一個(gè)20um的灰塵過(guò)濾器的。

如果做好控溫、除塵、除水和大流量定期吹掃，以上的零點(diǎn)的穩(wěn)定性會(huì)更加漂亮。當(dāng)然，LARK-1 CO測(cè)量比較大的濃度是有優(yōu)勢(shì)的，但測(cè)量1000ppm 以下濃度CO，零點(diǎn)漂移就顯得有些大了，并不適合。

五、LARK-1HR CO 1000PPM傳感器的基本性能

根據(jù)諸多客戶(hù)的需求，我們發(fā)布了一款改進(jìn)版的LARK-1HR CO，HR的意思是高分辨率(High Resolution)。

這一款紅外CO傳感器是專(zhuān)門(mén)針對(duì)氣體分析儀和超低排放的煙氣分析系統(tǒng)研發(fā)的，普通量程是1000ppm和2000ppm。

LARK-1HR CO的技術(shù)特點(diǎn)包括：

1、分辨率可以做到5ppm以?xún)?nèi)；

2、重現(xiàn)性非常好，能夠做到10ppm以?xún)?nèi)；

3、精度也非常好，能夠做到±25ppm的絕對(duì)誤差；

4、響應(yīng)時(shí)間比標(biāo)準(zhǔn)款的LARK-1稍慢，但控制在20秒之內(nèi)。

圖1 LARK-1HR CO的3次線(xiàn)性測(cè)試和重現(xiàn)性曲線(xiàn)

我們將LARK-1HR CO上電，將LARK-1HR CO和上位機(jī)軟件BlueCAL配合使用。用高純N2（0ppm）標(biāo)定零點(diǎn)之后依次通入0ppm、200ppm、400ppm、600ppm、800ppm、1000ppm CO，并且重復(fù)3次，得到圖1測(cè)量曲線(xiàn)：

我將圖1讀數(shù)進(jìn)行了整理，得到如上表1

該傳感器是在LARK-1 CO的固件基礎(chǔ)上進(jìn)行了升級(jí)，所以其高低溫性能、長(zhǎng)期穩(wěn)定性的性能和交叉干擾性能和LARK-1 CO是一致的。

這是一份汽車(chē)尾氣分析的報(bào)告，從這份報(bào)告中我們可以看到，汽車(chē)尾氣中CO的濃度范圍是幾百到幾千ppm。0.02%vol即200ppm，0.3%即3000ppm。該報(bào)告是用浙大鳴泉公司出品的汽車(chē)尾氣分析儀測(cè)量的結(jié)果。這是一份汽車(chē)尾氣分析的報(bào)告，從這份報(bào)告中我們可以看到，汽車(chē)尾氣中CO的濃度范圍是幾百到幾千ppm。0.02%vol即200ppm，0.3%即3000ppm。該報(bào)告是用浙大鳴泉公司出品的汽車(chē)尾氣分析儀測(cè)量的結(jié)果。這是一份汽車(chē)尾氣分析的報(bào)告，從這份報(bào)告中我們可以看到，汽車(chē)尾氣中CO的濃度范圍是幾百到幾千ppm。0.02%vol即200ppm，0.3%即3000ppm。該報(bào)告是用浙大鳴泉公司出品的汽車(chē)尾氣分析儀測(cè)量的結(jié)果。這是一份汽車(chē)尾氣分析的報(bào)告，從這份報(bào)告中我們可以看到，汽車(chē)尾氣中CO的濃度范圍是幾百到幾千ppm。0.02%vol即200ppm，0.3%即3000ppm。該報(bào)告是用浙大鳴泉公司出品的汽車(chē)尾氣分析儀測(cè)量的結(jié)果。