維薩拉二氧化碳傳感器GMP251和GMP252如何測(cè)量CO2

　　本文檔涉及以下主題：

　　•理想氣體定律以及如何使用它來針對(duì)環(huán)境因素補(bǔ)償CO2測(cè)量值

　　•與CO2有關(guān)的安全問題

　　二氧化碳和由兩個(gè)或更多不同原子組成的其他氣體以吸收紅外線(IR)輻射。可使用IR技術(shù)檢測(cè)這類氣體。例如，可使用IR傳感器測(cè)量水蒸汽、甲烷、二氧化碳和一氧化碳的含量。其特征吸收譜帶顯示在圖1中。

　　IR傳感是應(yīng)用廣泛的一種CO2檢測(cè)技術(shù)。IR傳感器與化學(xué)傳感器相比有很多優(yōu)勢(shì)。它們穩(wěn)定，且對(duì)于測(cè)量的氣體具有高選擇性。它們的使用壽命長(zhǎng)，因?yàn)闇y(cè)量的氣體不直接與傳感器作用，IR傳感器可以承受高濕度、灰塵、臟污和其他惡劣環(huán)境。

　　維薩拉二氧化碳傳感器使用IR紅外傳感技術(shù)來測(cè)量CO2的體積濃度。它采用電可調(diào)法布里珀干涉儀(FPI)濾波器進(jìn)行雙波長(zhǎng)測(cè)量。這意味著除了測(cè)量CO2吸收量外，CARBOCAP®傳感器還執(zhí)行參考測(cè)量，該測(cè)量可補(bǔ)償光源強(qiáng)度的變化以及光路中的污染和污垢積聚。這使傳感器隨著時(shí)間的推移也非常穩(wěn)定。

　　當(dāng)估計(jì)溫度和壓力變化對(duì)CO2測(cè)量的影響時(shí)，理想氣體定律很有用。它可用于補(bǔ)償CO2讀數(shù)。

　　在現(xiàn)實(shí)世界中，氣體的行為并不與理想氣體的行為相同，但是理想氣體的行為常常可用于描述實(shí)際氣體的近似行為。理想氣體定律根據(jù)下面的方程式來描述一定量氣體的狀態(tài)與壓力、體積和溫度之間的關(guān)系：

　　p=壓力[Pa]

　　n=氣體量[mol]

　　T=溫度[K]

　　（三）CO2變送器的最佳位置：

　　•墻上安裝的傳感器（按需通風(fēng)）與管道安裝的傳感器相比，可提供有關(guān)通風(fēng)效果的更準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。管道安裝的傳感器更適合單區(qū)域系統(tǒng)，應(yīng)盡可能靠近被占用的空間，以便于維護(hù)。

　　（四）溫度和壓力對(duì)CO2測(cè)量的影響：

　　下圖直觀地說明壓力或溫度增加如何改變氣體狀態(tài)以及它如何影響CO2測(cè)量。

　　理想氣體定律可用于計(jì)算給定溫度和壓力下氣體的分子密度，此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度和壓力(SATP)條件下的氣體密度是已知的。將氣體量(n)替換為ρV/M，假定氣體的摩爾質(zhì)量(M)在兩個(gè)不同條件下為常數(shù)，則方程式可以表示為：方程式1。

　　密度公式可用于估計(jì)當(dāng)溫度和/或壓力變化時(shí)氣體傳感器讀數(shù)如何變化。

　　同樣的補(bǔ)償規(guī)則適用于溫度影響。不過，現(xiàn)在提供了很多可測(cè)量和補(bǔ)償溫度變動(dòng)的CO2計(jì)，因此無需任何外部補(bǔ)償。表1顯示根據(jù)理想氣體定律，當(dāng)溫度和壓力變化時(shí)CO2傳感器讀數(shù)（氣體在SATP下包含1,000 ppm的CO2）如何變化的示例。

　　進(jìn)一步處理理想氣體定律使我們可以了解氣體混合物的組成在恒定壓力、溫度和體積時(shí)如何變化。例如，這可用于估計(jì)濕度變化對(duì)CO2讀數(shù)的影響。氣體混合物的分子存在于在相同溫度下的相同系統(tǒng)體積中（V對(duì)于所有氣體均相同）。理想氣體定律可以改為：

　　第二個(gè)方程式稱為道爾頓分壓定律。它氣體混合物的總壓等于混合物中所有組分氣體的分壓之和。

　　這被稱為稀釋效應(yīng)，可以使用表2來估計(jì)。已知干燥氣體的CO2濃度時(shí)可以計(jì)算高濕環(huán)境下的CO2濃度。為此，需要知道1013 hPa下的露點(diǎn)(Td)或干濕條件下的水蒸汽濃度(ppm)。從橫軸選擇高濕環(huán)境的濕度條件，從縱軸選擇干燥氣體的條件。

　　（五）二氧化碳和人身安全：