传感器的应用

日期：2024-12-19 09:56

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摘要：

传感器的应用传感器以其超高的实用性和高科技性，迅速的深入了我们的生活，大家熟知的如天气方面的测量的湿度传感器，湿室气体测量的CO2传感器，以及改换空气的二氧化碳变送器等等，但传感器在高科技上的应用的效果理加明显，红外CO2传感器(1RCOsensor)以其测量范围宽、灵敏度高、精度高、响应速度快、有良好的选择性、能进行连续测量等独特优点，在工业、农业、国防、医疗卫生、环境保护、航空航天等诸多领域得到了愈来愈广泛的应用。目前国内外精度较高的红外CO2传感器都采用了恒温装置及相应的环境温度补偿措施。这虽然在一定程度上提高了测量精度，但却增大了仪器的重量、体积、功耗和结构的复杂程度，同时也降低了工作可靠性，这显然对一些特殊应用场合(如舰艇长时潜航及航空航天飞行器等)是不适合的。为了满足以上特殊场合的应用，单光束红外光CO2传感器得到大力发展，并且*小二乘法和基RBF神经网络等数学方法被应用来建立红外二氧化碳传感器的数学模型，补偿温度和压力等环境因素对传感器测量精度的影响，提高测量精度。

传感器的应用通过实验发现除了温度、压力等环境因素对红外CO2传感器的精度影响较大外，传感器结构密封性对测量精度的影响也不容忽视。不仅仅表现湿度传感器上，CO2传感器上更加明显。当传感器在密封环境中长期工作时，此影响更为突出。测量误差的产生传感器标定时，标准气体从进气嘴进从出气嘴出。气室中充满了被测气体。传感器死体积中气体为实验室内气体(CO2浓度约为0．03％)，而不是标准气体。实际使用时，二氧化碳传感器通常置于密闭舱室环境中，其气室中为舱室气体，而死体积中也有舱室气体进入。因标定时与实际使用时传感器死体积中气体的CO2浓度不同，所以即使测量相同浓度的CO2气体，传感器示值也不相同。

传感器的应用在实际使用情况模拟试验中，首先对密封罐抽真空，此时死体积中的压力与密封罐中压力一致或稍高。复压时罐内压力迅速升高，二氧化碳传感器死体积内外形成较大压差，这个压差使高浓度CO2气体迅速充入死体积。实际使用时密闭舱内的压力变化是缓慢的，气体主要依靠扩散进入死体积。因此死体积的密封性对传感器示值的影响是缓慢的。在微重力情况下，此影响将更加缓慢。由于此影响在标定状态下不存在，而只有在实际使用情况下才表现出来，因此**隐蔽性。采用密封死体积的方法可以减小或消除此影响。但是密封后死体积的密封性与测量误差的定量关系，有待于进一步探讨。值得一提是即使加入参比波长也不能对此影响有任何改善。

红外CO2传感器的红外光源及探测器与气室之间的死体积的密封性对传感器的测量精度有很大的影响。采用密封死体积的方法可以减小或消除此影响。死体积密封后传感器的精度平均为2.9％，与死体积没有密封时二氧化碳传感器精度7.6％相比，提高了2.6倍。

由于实验设备的限制，本文没有对传感器结构密封性的漏率进行定量测量，没有给出漏率与测量误差的定量关系。但可以相信，随着结构密封性的不断改善，红外CO2传感器将更加适合于在(如长时潜航的舰艇及航空航天飞行器等)密闭环境中应用，诸如湿度传感器等也能更好的利用于各种环境之中。

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