تصور کنید که در یک محیط پر از گاز های ناشناخته هستید، چگونه می توانید به سرعت و با دقت خطرات بالقوه یا اجزای حیاتی را شناسایی کنید؟ برای دهه ها،طیف سنجی مادون قرمز (IR) به دلیل توانایی منحصر به فرد "تشخیص اثر انگشت" نقش مهمی در تشخیص گاز داشته استبسیاری از مولکول های گاز دارای نوارهای جذب خفیف و غیر متداول در منطقه طیف مادون قرمز (2μm تا 20μm) هستند.این امکان را به حسگرهای IR می دهد تا به طور دقیق گاز های خاص را به عنوان یک ابزار تشخیصی شناسایی کنند..

این حساسیت انتخابی به سنسورهای گاز مادون قرمز اجازه می دهد تا تشخیص دقیق گازهای خاص یا دسته های گازی را انجام دهند.به این معنی که یک سیگنال حتی در غلظت صفر گاز ادامه دارد.این ویژگی "حاضری سیگنال برابر با عدم شکست" باعث می شود حسگرهای گاز مادون قرمز دارای مزیت ذاتی "قابل شکست" باشند و به طور قابل توجهی قابلیت اطمینان سیستم را افزایش دهند.

یک سیستم سنسور گاز مادون قرمز تجاری معمولی یک ادغام پیچیده از چندین جزء کلیدی است:

• منبع مادون قرمز:تشعشعات فرابنفش را در طول موج های خاص منتشر می کند که پایه ی تجزیه و تحلیل طیف را تشکیل می دهد.
• سلول گاز/ مسیر:اتاقی که گازهای نمونه با نور مادون قرمز در تعامل هستند.
• دستگاه انتخاب طول موج:جزء اصلی که طول موج های IR خاص مربوط به ویژگی های جذب گاز هدف را جدا یا فیلتر می کند.
• دتکتور:تشعشعات قرمز را به سیگنال های الکتریکی تبدیل می کند.
• اجزای نوری:لنزها یا آینه هایی که به طور کارآمد نور مادون قرمز را از منبع به سلول گاز هدایت می کنند و آن را بر روی آشکارگر متمرکز می کنند.

جریان کاری عملیاتی زمانی آغاز می شود که نور مادون بنفش از اتاق نمونه گاز عبور می کند. همانطور که پرتو به آشکارگر می رسد، شدت آن به دلیل جذب گاز در طول موج های خاص کاهش می یابد.اگر گاز هدف وجود داشته باشد، آشکارگر قدرت سیگنال کاهش یافته را ثبت می کند؛ در مقابل، حداکثر قدرت سیگنال نشان دهنده غلظت صفر است. درجه تضعیف سیگنال مستقیماً با غلظت گاز ارتباط دارد.

کلید تشخیص دقیق گاز در انتخاب طول موج است.روش های سنتی از عناصر پراکنده مانند پریزم ها یا شبکه های بازتاب برای جدا کردن فضای نور انیکس باند گسترده به طول موج های تشکیل دهنده استفاده می کنند.با این حال، تحقیقات (Jacquinot P. 1954 J. Opt. Soc. Amer. 44, 761-765) نشان می دهد که فیلترهای نوری از روش های پراکنده در طیف IR با سفارشات بزرگی بهتر هستند.

فیلترهای نوری با دقت طول موج های هدف را انتقال می دهند در حالی که سایر طول موج ها را مسدود می کنند. این رویکرد "غیر پراکنده مادون قرمز" (NDIR) به جدایی طول موج با کارایی فوق العاده ای به دست می آورد000 برابر بزرگتر از شبكه های انحراف و 100این مزایا NDIR را به عنوان تکنولوژی غالب در سنسورهای گاز IR مدرن تاسیس کرده اند و عملکردی را ارائه می دهند که از سیستم های پراکنده بسیار فراتر می رود.

با وجود مزایای نظری آن، سنسورهای NDIR در کاربردهای عملی با عوامل متعدد غیر هدف مواجه هستند که می توانند خطاهای اندازه گیری را ایجاد کنند:

• نوسانات منبع نور:تغییرات در خروجی فرستنده IR به دلیل دمای یا پیری.
• تخریب فیلتر:تغییرات در انتقال فیلتر نوری در طول زمان یا به دلیل عوامل محیطی.
• جابه جایی دستگاه:تغییرات حساسیت در آشکارسازها ناشی از دمای یا مدت زمان کار.
• صداهای الکترونیکی:مزاحميت سيگنال از مدار هاي حسگر
• آلودگی نوری:گرد و غبار یا رسوبات روی سطوح نوری که انتقال IR را تضعیف می کنند.

برای مقابله با این منابع خطا، سنسورهای NDIR از یک طراحی دو کانال هوشمندانه استفاده می کنند که شامل هر دو کانال اندازه گیری و مرجع است.فیلتر کانال مرجع طول موج های مجاور باند جذب گاز هدف را انتقال می دهدمهمتر از همه، همه عوامل تداخل بر هر دو کانال به طور مشابه و همزمان تاثیر می گذارند. با محاسبه نسبت بین سیگنال های اندازه گیری و مرجع،این منابع خطای رایج به طور موثر لغو می شوند، که باعث می شود اندازه گیری های پایدار و قابل اعتماد انجام شود.

طرح های مدرن NDIR با اطمینان از مسیرهای پرتو یکسان برای هر دو کانال، دقت را افزایش می دهد و خطاهای ناشی از آلودگی نابرابر نوری را به حداقل می رساند.هنگامی که با منابع نور مدول شده الکترونیکی و الگوریتم های پیشرفته پردازش سیگنال دیجیتال ترکیب شود، این سیستم ها در کاربردهای تشخیص گاز ثبات و قابلیت اطمینان طولانی مدت استثنایی را به دست می آورند.