傳感器的應(yīng)用

日期：2025-01-06 20:15

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摘要：

傳感器的應(yīng)用傳感器以其超高的實(shí)用性和高科技性，迅速的深入了我們的生活，大家熟知的如天氣方面的測(cè)量的濕度傳感器，濕室氣體測(cè)量的CO2傳感器，以及改換空氣的二氧化碳變送器等等，但傳感器在高科技上的應(yīng)用的效果理加明顯，紅外CO2傳感器(1RCOsensor)以其測(cè)量范圍寬、靈敏度高、精度高、響應(yīng)速度快、有良好的選擇性、能進(jìn)行連續(xù)測(cè)量等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、醫(yī)療衛(wèi)生、環(huán)境保護(hù)、航空航天等諸多領(lǐng)域得到了愈來(lái)愈廣泛的應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)外精度較高的紅外CO2傳感器都采用了恒溫裝置及相應(yīng)的環(huán)境溫度補(bǔ)償措施。這雖然在一定程度上提高了測(cè)量精度，但卻增大了儀器的重量、體積、功耗和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，同時(shí)也降低了工作可靠性，這顯然對(duì)一些特殊應(yīng)用場(chǎng)合(如艦艇長(zhǎng)時(shí)潛航及航空航天飛行器等)是不適合的。為了滿足以上特殊場(chǎng)合的應(yīng)用，單光束紅外光CO2傳感器得到大力發(fā)展，并且*小二乘法和基RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等數(shù)學(xué)方法被應(yīng)用來(lái)建立紅外二氧化碳傳感器的數(shù)學(xué)模型，補(bǔ)償溫度和壓力等環(huán)境因素對(duì)傳感器測(cè)量精度的影響，提高測(cè)量精度。

傳感器的應(yīng)用通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)除了溫度、壓力等環(huán)境因素對(duì)紅外CO2傳感器的精度影響較大外，傳感器結(jié)構(gòu)密封性對(duì)測(cè)量精度的影響也不容忽視。不僅僅表現(xiàn)濕度傳感器上，CO2傳感器上更加明顯。當(dāng)傳感器在密封環(huán)境中長(zhǎng)期工作時(shí)，此影響更為突出。測(cè)量誤差的產(chǎn)生傳感器標(biāo)定時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)氣體從進(jìn)氣嘴進(jìn)從出氣嘴出。氣室中充滿了被測(cè)氣體。傳感器死體積中氣體為實(shí)驗(yàn)室內(nèi)氣體(CO2濃度約為0．03％)，而不是標(biāo)準(zhǔn)氣體。實(shí)際使用時(shí)，二氧化碳傳感器通常置于密閉艙室環(huán)境中，其氣室中為艙室氣體，而死體積中也有艙室氣體進(jìn)入。因標(biāo)定時(shí)與實(shí)際使用時(shí)傳感器死體積中氣體的CO2濃度不同，所以即使測(cè)量相同濃度的CO2氣體，傳感器示值也不相同。

傳感器的應(yīng)用在實(shí)際使用情況模擬試驗(yàn)中，首先對(duì)密封罐抽真空，此時(shí)死體積中的壓力與密封罐中壓力一致或稍高。復(fù)壓時(shí)罐內(nèi)壓力迅速升高，二氧化碳傳感器死體積內(nèi)外形成較大壓差，這個(gè)壓差使高濃度CO2氣體迅速充入死體積。實(shí)際使用時(shí)密閉艙內(nèi)的壓力變化是緩慢的，氣體主要依靠擴(kuò)散進(jìn)入死體積。因此死體積的密封性對(duì)傳感器示值的影響是緩慢的。在微重力情況下，此影響將更加緩慢。由于此影響在標(biāo)定狀態(tài)下不存在，而只有在實(shí)際使用情況下才表現(xiàn)出來(lái)，因此**隱蔽性。采用密封死體積的方法可以減小或消除此影響。但是密封后死體積的密封性與測(cè)量誤差的定量關(guān)系，有待于進(jìn)一步探討。值得一提是即使加入?yún)⒈炔ㄩL(zhǎng)也不能對(duì)此影響有任何改善。

紅外CO2傳感器的紅外光源及探測(cè)器與氣室之間的死體積的密封性對(duì)傳感器的測(cè)量精度有很大的影響。采用密封死體積的方法可以減小或消除此影響。死體積密封后傳感器的精度平均為2.9％，與死體積沒(méi)有密封時(shí)二氧化碳傳感器精度7.6％相比，提高了2.6倍。

由于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的限制，本文沒(méi)有對(duì)傳感器結(jié)構(gòu)密封性的漏率進(jìn)行定量測(cè)量，沒(méi)有給出漏率與測(cè)量誤差的定量關(guān)系。但可以相信，隨著結(jié)構(gòu)密封性的不斷改善，紅外CO2傳感器將更加適合于在(如長(zhǎng)時(shí)潛航的艦艇及航空航天飛行器等)密閉環(huán)境中應(yīng)用，諸如濕度傳感器等也能更好的利用于各種環(huán)境之中。

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