कार्बन डाइऑक्साइड सेंसर का वर्गीकरण और सिद्धांत

कार्बन डाइऑक्साइड एक रंगहीन और गंधहीन गैस है। यह वायुमंडल के सबसे महत्वपूर्ण घटकों में से एक है। प्रकाश संश्लेषण के मुख्य अभिकारक के रूप में, कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता सीधे फसलों की प्रकाश संश्लेषक दक्षता से संबंधित होती है, और फसलों की वृद्धि और विकास, परिपक्वता चरण, तनाव प्रतिरोध, गुणवत्ता और उपज निर्धारित करती है। लेकिन इसकी अधिकता न केवल ग्रीनहाउस प्रभाव और अन्य प्रभाव पैदा करेगी, बल्कि मानव स्वास्थ्य को भी नुकसान पहुंचाएगी। 0.3 प्रतिशत में, लोगों को ध्यान देने योग्य सिरदर्द का अनुभव होता है, और 4-5 प्रतिशत में उन्हें चक्कर आता है। इनडोर वातावरण, विशेष रूप से वातानुकूलित कमरों में, अपेक्षाकृत सीलबंद होता है। यदि लंबे समय तक वेंटिलेशन नहीं होगा, तो कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता धीरे-धीरे बढ़ेगी, जो मानव स्वास्थ्य के लिए हानिकारक है। 2003 में लागू इनडोर वायु गुणवत्ता मानक के अनुसार, औसत दैनिक कार्बन डाइऑक्साइड सामग्री के मात्रा अंश का मानक मान 0.1% से अधिक नहीं होना चाहिए।

विज्ञान और प्रौद्योगिकी के निरंतर विकास के साथ, लोगों के जीवन स्तर में सुधार और पर्यावरण संरक्षण, मात्रात्मक निगरानी और कार्बन डाइऑक्साइड गैस के नियंत्रण पर लोगों के बढ़ते ध्यान से एयर कंडीशनिंग, कृषि, चिकित्सा उपचार, ऑटोमोबाइल और पर्यावरण संरक्षण में बढ़ती मांग बन गई है। .कार्बन डाइऑक्साइड सेंसर का व्यापक रूप से उद्योग, कृषि, राष्ट्रीय रक्षा, चिकित्सा और स्वास्थ्य, पर्यावरण संरक्षण, एयरोस्पेस और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है।

कार्बन डाइऑक्साइड सेंसर का कार्य सिद्धांत नीचे प्रस्तुत किया गया है।

प्रत्येक पदार्थ का अपना विशिष्ट उज्ज्वल-रेखा स्पेक्ट्रम होता है, और तदनुसार अवशोषण स्पेक्ट्रा होता है, जैसे कार्बन डाइऑक्साइड गैस के अणु होते हैं। सिरेमिक सामग्रियों के जाली कंपन और इलेक्ट्रॉन गति में बाधा प्रभाव पड़ता है, तापमान बढ़ता है, जाली कंपन मजबूत होता है, आयाम बढ़ता है, बाधा इलेक्ट्रॉन क्रिया मजबूत होती है। गैस चयनात्मक अवशोषण सिद्धांत के अनुसार, जब प्रकाश स्रोत का उत्सर्जन तरंग दैर्ध्य गैस के अवशोषण तरंग दैर्ध्य के साथ मेल खाता है, तो अनुनाद अवशोषण होगा, और इसकी अवशोषण तीव्रता गैस की एकाग्रता से संबंधित है। प्रकाश की अवशोषण तीव्रता को मापकर गैस की सांद्रता को मापा जा सकता है।

वर्तमान में, कई प्रकार के कार्बन डाइऑक्साइड सेंसर हैं, जिनमें तापीय चालकता प्रकार, डेंसिटोमीटर प्रकार, विकिरण अवशोषण प्रकार, विद्युत चालकता प्रकार, रासायनिक अवशोषण प्रकार, इलेक्ट्रोकेमिकल प्रकार, क्रोमैटोग्राफी प्रकार, द्रव्यमान स्पेक्ट्रम प्रकार, अवरक्त ऑप्टिकल प्रकार आदि शामिल हैं।

इन्फ्रारेड अवशोषण कार्बन डाइऑक्साइड गैस सेंसर इस सिद्धांत पर आधारित है कि गैस का अवशोषण स्पेक्ट्रम विभिन्न पदार्थों के साथ भिन्न होता है। एक निश्चित बैंड इंफ्रारेड के भीतर इंफ्रारेड लैंप ड्राइवर सर्किट नियंत्रण द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड सेंसर, परीक्षण के तहत गैस का अवशोषण, इंफ्रारेड प्रकाश आयाम परिवर्तन, फिर से गैस एकाग्रता में परिवर्तन के लिए चेक गणना के माध्यम से, फ़िल्टरिंग के बाद सेंसर आउटपुट सिग्नल, उन्नत प्रसंस्करण और एडीसी संग्रह और रूपांतरण, माइक्रोप्रोसेसर के लिए इनपुट, एकत्रित के अनुसार माइक्रोप्रोसेसर सिस्टम संबंधित तापमान, दबाव, तापमान, दबाव की भरपाई करता है, अंत में परीक्षण के तहत एक डिस्प्ले डिवाइस पर कार्बन डाइऑक्साइड घनत्व आउटपुट की गणना करता है। इसमें मुख्य रूप से ट्यूनेबल डायोड लेजर अवशोषण स्पेक्ट्रोस्कोपी, फोटोकॉस्टिक स्पेक्ट्रोस्कोपी, कैविटी एन्हांसमेंट स्पेक्ट्रोस्कोपी और गैर-स्पेक्ट्रल इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी शामिल हैं। इन्फ्रारेड अवशोषण सेंसर के कई फायदे हैं, उच्च संवेदनशीलता, तेज विश्लेषण गति, अच्छी स्थिरता, आदि।

इलेक्ट्रोकेमिकल कार्बन डाइऑक्साइड गैस सेंसर एक रासायनिक सेंसर है जो इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रिया के माध्यम से कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता (या आंशिक दबाव) को विद्युत संकेत में परिवर्तित करता है। विद्युत संकेतों का पता लगाने के अनुसार, विद्युत रासायनिक प्रकार को संभावित प्रकार, वर्तमान प्रकार और कैपेसिटेंस प्रकार में विभाजित किया गया है। इलेक्ट्रोलाइट के रूप के अनुसार तरल इलेक्ट्रोलाइट्स और ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स होते हैं। 1970 के दशक से, ठोस इलेक्ट्रोलाइट कार्बन डाइऑक्साइड सेंसर शोधकर्ताओं द्वारा व्यापक रूप से चिंतित रहे हैं। ठोस इलेक्ट्रोलाइट कार्बन डाइऑक्साइड सेंसर का सिद्धांत यह है कि गैस-संवेदनशील सामग्री गैस से गुजरते समय आयन उत्पन्न करती है, इस प्रकार इलेक्ट्रोमोटिव बल बनाती है और इलेक्ट्रोमोटिव बल को मापती है ताकि गैस के आयतन अंश को मापा जा सके।

कार्बन डाइऑक्साइड और अन्य गैसों की विभिन्न तापीय चालकता का उपयोग करते हुए कार्बन डाइऑक्साइड गैस सेंसर का उपयोग कार्बन डाइऑक्साइड सेंसर का पता लगाने के लिए भी किया जाता है। लेकिन इसकी संवेदनशीलता कम है.

पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल में सतह ध्वनिक तरंग (आरा) गैस सेंसर, गैस संवेदनशील फिल्म की गैस के चयनात्मक सोखने की एक परत को कोटिंग करता है, जब गैस संवेदनशील फिल्में परीक्षण के तहत गैस के साथ बातचीत करती हैं, तो गैस संवेदनशील फिल्म कोटिंग की गुणवत्ता, विस्कोइलास्टिकिटी जैसे चरित्र बनाती हैं और चालकता में परिवर्तन, गैस की सांद्रता का पता लगाने के लिए पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल की सतह ध्वनिक तरंग आवृत्ति को बहाव का कारण बनता है। सतह ध्वनिक तरंग (SAW) गैस सेंसर एक प्रकार का द्रव्यमान संवेदनशील सेंसर है। इसके अलावा, क्वार्ट्ज क्रिस्टल माइक्रोबैलेंस गैस सेंसर SAW सेंसर के समान सिद्धांत पर काम करता है, इसलिए यह भी मास सेंसिटिव सेंसर से संबंधित है। द्रव्यमान संवेदनशील सेंसर में गैस या वाष्प के लिए कोई चयनात्मकता नहीं होती है, और रासायनिक सेंसर के रूप में इसकी चयनात्मकता केवल सतह कोटिंग पदार्थों के गुणों पर निर्भर करती है।

सेमीकंडक्टर कार्बन डाइऑक्साइड गैस सेंसर सेमीकंडक्टर गैस सेंसर को गैस सेंसर के रूप में उपयोग करता है, और मेटल ऑक्साइड सेमीकंडक्टर कार्बन डाइऑक्साइड गैस सेंसर में तेज प्रतिक्रिया, मजबूत पर्यावरण प्रतिरोध और स्थिर संरचना की विशेषताएं हैं।