紅外氣體傳感器的工作原理基于氣體分子對紅外光的吸收特性。不同氣體分子具有獨特的紅外吸收光譜，當紅外光通過氣體時，特定波長的光會被氣體分子吸收，導致光強減弱。傳感器通過檢測光強的變化，可以推算出氣體的濃度。
紅外吸收光譜
氣體分子在紅外波段具有特定的吸收峰，這些吸收峰對應于分子內部振動和轉動能級的躍遷。例如，二氧化碳（CO?）在4.26微米處有一個強烈的吸收峰，甲烷（CH?）在3.31微米處也有一個顯著的吸收峰。通過選擇合適波長的紅外光源，可以針對特定氣體進行檢測。
傳感器的基本結構
紅外氣體傳感器通常由以下幾個部分組成：
紅外光源：發射特定波長的紅外光，通常使用紅外發光二極管（IR LED）或激光二極管。
氣室：氣體樣本通過氣室，紅外光在此與氣體分子相互作用。
濾光片：選擇性地通過特定波長的光，以匹配目標氣體的吸收峰。
探測器：檢測通過氣室后的光強，常用的探測器有熱電堆、光電二極管等。
信號處理電路：將探測器輸出的信號進行處理，計算出氣體濃度。
檢測原理
當紅外光通過氣室時，目標氣體會吸收特定波長的光，導致光強減弱。探測器檢測到的光強與氣體濃度成反比。通過測量光強的變化，傳感器可以計算出氣體的濃度。為了提高檢測精度，通常會使用參考波長（不被氣體吸收的波長）進行校準，以消除環境因素（如溫度、濕度）的干擾。