光學(xué)氣體傳感器你選對了嗎？

根據(jù)應(yīng)用場景選擇合適傳感器

光學(xué)氣體傳感器是多種分析設(shè)備的核心部件，直接決定了儀器的性能指標(biāo)和功能，儀器設(shè)計之初，傳感器選型非常重要。市面上各種原理、各個廠家的光學(xué)氣體傳感器琳瑯滿目，指標(biāo)參數(shù)參差不齊，要如何選擇最合適、 的傳感器呢？

實(shí)際上每款傳感器都有其優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍，要么性能指標(biāo)有優(yōu)勢，要么可靠性更值得信賴，要么價格便宜等等。要根據(jù)具體需求和應(yīng)用場景選擇合適傳感器，比如經(jīng)常要測量組分繁雜、濕度高的氣體，最好選擇UVDOAS、FTIR這類色散分光原理的氣體傳感器。關(guān)于傳感器的性能、體積、功耗、擴(kuò)展性、價格等要綜合權(quán)衡。

傳感器性能指標(biāo)權(quán)衡

選擇光學(xué)氣體傳感器，首先傳感器的關(guān)鍵指標(biāo)參數(shù)要優(yōu)于預(yù)研儀器的設(shè)計參數(shù)，除體積重量外，一般要考慮以下幾點(diǎn)要素，（每個要素都很復(fù)雜，本期先簡單描述，后面幾期再根據(jù)反饋詳細(xì)分析）：

1.    測量氣體種類和干擾。

前者好理解，要和儀器的目標(biāo)氣體一致，比如開發(fā)環(huán)境空氣CO2分析儀器選擇低量程LY-NDIR雙通道CO2模塊就*能滿足要求，但在背景氣中有干擾組分的就要同時考慮干擾組分的同時測量，這是很多儀器開發(fā)者經(jīng)常忽略的問題。比如開發(fā)污染源SO2分析儀選擇NDIR原理就要考慮煙氣常見組分CH4的干擾，因為紅外波段CH4在SO2吸收峰處同樣有吸收，會帶來正干擾，當(dāng)然選擇紫外差分原理的如LY-UVDOAS系列的傳感器就不用考慮CH4干擾。

2.    量程、檢出限和線性誤差。

分別代表了傳感器的實(shí)際測量范圍、 響應(yīng)濃度和結(jié)果正確度，其中量程和檢出限指標(biāo)是一對有點(diǎn)矛盾的參數(shù)，一般長光程設(shè)計的傳感器，會有低的檢出限和量程指標(biāo)，反之亦然，當(dāng)然，也有少數(shù) 的傳感器可以兩者都兼顧，比如嶗應(yīng)的UVDOAS系列傳感器，通過自適應(yīng)調(diào)整光譜波段算法，測超低濃度時選擇強(qiáng)吸收譜段反演計算測，超高濃度時選擇弱吸收譜段反演計算，這樣兩個參數(shù)都能獲得很優(yōu)秀的指標(biāo)。

3.    響應(yīng)時間、重復(fù)性和穩(wěn)定性

響應(yīng)時間一般是T90、T10，表征了傳感器的響應(yīng)速度，跟氣室體積、氣體流速和平滑算法都有關(guān)系，因此也與精度、檢出限指標(biāo)有點(diǎn)負(fù)相關(guān)。關(guān)于重復(fù)性和穩(wěn)定性，一般是在環(huán)境條件穩(wěn)定的情況下，反復(fù)多次測量結(jié)果的一致性程度。

4.    漂移（零漂、量漂）和適用溫度范圍

漂移指標(biāo)分為不同時間的漂移，常見的有1h/4h/8h/24h/月/年漂移，便攜式儀器，小時漂移更重要，在線運(yùn)行儀器月漂移也很重要，這關(guān)系到儀器設(shè)計或運(yùn)行時的調(diào)零周期，有些儀器還需要設(shè)計自動調(diào)零氣路。

適用溫度范圍，在本文中不僅指傳感器可工作的溫度范圍，還代表確保傳感器精度/線性誤差滿足指標(biāo)的溫度范圍，溫度對光學(xué)氣體傳感器的影響非常大，所以需要確定精度是在什么溫度范圍內(nèi)能滿足。有些傳感器比如嶗應(yīng)UVDOAS/NDIR/NDUV系列，采取了大量的措施確保了溫度適用性，指標(biāo)表里的誤差均是指在工作溫度范圍內(nèi)都能滿足的誤差；也有很多傳感器指標(biāo)誤差中僅僅在室溫條件滿足（有些在指標(biāo)表中看不出，有些會用溫度漂移1℃示值漂移不超過滿量程的多少來描述），這樣就意味著儀器設(shè)計中要考慮增加對氣體傳感器應(yīng)用環(huán)境的恒溫設(shè)計或溫度補(bǔ)償算法，以滿足儀器的高低溫性能指標(biāo)要求，據(jù)了解在多個領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)中都有儀器高低溫適用性指標(biāo)要求，畢竟儀器的客戶群體大多分布在全國各地，四季溫差、晝夜溫差跨度非常大。

5.    考慮升級和可擴(kuò)展性，在儀器整個生命周期中，滿足當(dāng)前設(shè)計指標(biāo)就可以？還是會根據(jù)市場需求而擴(kuò)展升級（這種情況在快速發(fā)展的行業(yè)中是經(jīng)常出現(xiàn)的，污染源監(jiān)測行業(yè)指標(biāo)就一直隨著環(huán)保需求而不斷收緊）？如果是后者，在核心傳感器選型時就要考慮傳感器的指標(biāo)可擴(kuò)展性，市面有少數(shù)   傳感器具備擴(kuò)展空間，比如嶗應(yīng)的大部分UVDOAS傳感器和NDIR傳感器可以在硬件不變的情況下升級擴(kuò)展量程，LY-UVDOAS更是可以在原基礎(chǔ)上擴(kuò)展測量氣體的種類，然而這些擴(kuò)展功能是基于深厚的技術(shù)水平的，能做到、做好的不多，有儀器擴(kuò)展升級考量的要仔細(xì)甄別，選擇對的傳感器，有利于儀器的快速升級、縮減研發(fā)時間和成本。

關(guān)于光學(xué)氣體傳感器的價格和價值

這是個有意思的話題，本文簡單一說。市面上不同傳感器價格差異很大，這跟很多因素有關(guān)，最關(guān)鍵的還是指標(biāo)。有些傳感器是半定量的，有個不離譜的示值就可以，僅作為一個參考，這種很便宜；有些較準(zhǔn)確，可以作為閾值判斷用，價格一般；有些給出精確示值，比如誤差在±5%以內(nèi)，屬于工業(yè)級的，價格較高；有些更   的傳感器給出更精確示值、表現(xiàn)非常好的環(huán)境使用性，比如誤差在±2%甚至±1%以內(nèi)，價格很高。不同等級的傳感器，價格差異是數(shù)量級的，畢竟氣體傳感器做到一定精度指標(biāo)之后，每一點(diǎn)小的提升，都會需要付出很高的成本代價去實(shí)現(xiàn)。所以，要根據(jù)預(yù)研儀器的要求和定位選擇最合適的傳感器。

另外，傳感器的附加值差異也很大，比如價格對比時，不要單獨(dú)看一個傳感器的價格，要看測一種氣體的價格，比如多通道LYNDIR傳感器一種氣體的價格就明顯低于多個單一氣體傳感器，同時去除了相互間的干擾，節(jié)省了體積，對儀器設(shè)計而言，增加功能同時省時、實(shí)力、省空間，性價比自然高很多。

關(guān)于傳感器之外的隱形附加價值也要權(quán)衡。比如購買嶗應(yīng)的傳感器，就附加了定制化的解決方案，協(xié)助根據(jù)應(yīng)用場景選擇最佳好傳感器、設(shè)計時用好，高質(zhì)量的售后服務(wù)和可能的升級空間。

最后，傳感器基本選好了后，還要實(shí)測，尤其上文中提到的幾個關(guān)鍵指標(biāo)，畢竟光學(xué)氣體傳感器良莠不齊，自己測過才知道。

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