פחמן דו חמצני הוא גז חסר צבע וריח. זהו אחד המרכיבים החשובים ביותר של האטמוספירה. כמגיב העיקרי של הפוטוסינתזה, ריכוז הפחמן הדו-חמצני קשור ישירות ליעילות הפוטוסינתזה של הגידולים, וקובע את הצמיחה וההתפתחות, שלב הבשלות, עמידות למתח, איכות ותפוקת הגידולים. אבל יותר מדי ממנו לא רק ייצור אפקט חממה והשפעות אחרות, אלא גם יפגע בבריאות האדם. ב-0.3 אחוזים, אנשים חווים כאב ראש מורגש, וב-4-5 אחוזים הם חשים סחרחורת. הסביבה הפנימית, במיוחד בחדרים ממוזגים, אטומה יחסית. אם אין אוורור במשך זמן רב, ריכוז הפחמן הדו חמצני יעלה בהדרגה, דבר המזיק לבריאות האדם. על פי תקן איכות האוויר הפנימי שהופעל בשנת 2003, הערך התקני של חלק הנפח של תכולת הפחמן הדו חמצני היומי הממוצע לא יעלה על 0.1%.
עם ההתפתחות המתמשכת של המדע והטכנולוגיה, השיפור הגובר ברמת החיים של אנשים ותשומת הלב הגוברת של אנשים להגנת הסביבה, ניטור ובקרה כמותיים של גז פחמן דו חמצני הפכו לביקוש הולך וגובר במיזוג אוויר, חקלאות, טיפול רפואי, רכב והגנת הסביבה .חיישני פחמן דו חמצני נמצאים בשימוש נרחב בתעשייה, חקלאות, הגנה לאומית, רפואה ובריאות, הגנת הסביבה, תעופה וחלל ועוד תחומים.
עיקרון העבודה של חיישן פחמן דו חמצני מוצג להלן.
לכל חומר יש ספקטרום קו בהיר אופייני לו, ובהתאמה ספקטרום ספיגה, כמו גם מולקולות של גז פחמן דו חמצני. לרטט הסריג של חומרים קרמיים ולתנועת האלקטרונים יש אפקט מכשול, הטמפרטורה עולה, רטט הסריג מתחזק, המשרעת מוגברת, פעולת האלקטרון המפריעה מתחזקת. לפי תיאוריית הספיגה הסלקטיבית של גז, כאשר אורך גל הפליטה של מקור האור עולה בקנה אחד עם אורך גל הקליטה של הגז, תתרחש בליעת תהודה, ועוצמת הספיגה שלו קשורה לריכוז הגז. ניתן למדוד את ריכוז הגז על ידי מדידת עוצמת הספיגה של האור.
נכון לעכשיו, ישנם סוגים רבים של חיישני פחמן דו חמצני, כולל סוג מוליכות תרמית, סוג דנסיטומטר, סוג בליעת קרינה, סוג מוליכות חשמלית, סוג בליעה כימית, סוג אלקטרוכימי, סוג כרומטוגרפיה, סוג ספקטרום מסה, סוג אופטי אינפרא אדום וכן הלאה.
חיישן גז פחמן דו חמצני בליעת אינפרא אדום מבוסס על העיקרון שספקטרום הספיגה של גז משתנה עם חומרים שונים. חיישן פחמן דו חמצני על ידי בקרת מעגל מנורת אינפרא אדום בתוך פס קבוע אינפרא אדום, ספיגת הגז הנבדק, שינוי משרעת האור האינפרא אדום, שוב דרך חישוב הבדיקה לשינוי בריכוז הגז, אות הפלט של החיישן לאחר סינון, עיבוד משופר ו איסוף והמרה של ADC, הקלט למיקרו-מעבד, מערכת המיקרו-מעבד על פי הנאספים מפצים את הטמפרטורה, הלחץ, הטמפרטורה, הלחץ המקבילים, חישב לבסוף את פלט צפיפות הפחמן הדו-חמצני למכשיר תצוגה בבדיקה. זה כולל בעיקר ספקטרוסקופיה קליטה בלייזר של דיודות מתכווננות, ספקטרוסקופיה פוטו-אקוסטית, ספקטרוסקופיה לשיפור חלל וספקטרוסקופיה אינפרא אדום לא ספקטרלית. לחיישן בליעת אינפרא אדום יתרונות רבים, רגישות גבוהה, מהירות ניתוח מהירה, יציבות טובה וכו'.
חיישן גז פחמן דו חמצני אלקטרוכימי הוא חיישן כימי הממיר את הריכוז (או הלחץ החלקי) של פחמן דו חמצני לאות חשמלי באמצעות תגובה אלקטרוכימית. על פי זיהוי אותות חשמליים, הסוג האלקטרוכימי מחולק לסוג פוטנציאל, סוג זרם וסוג קיבול. על פי צורת האלקטרוליט, ישנם אלקטרוליטים נוזליים ואלקטרוליטים מוצקים. מאז שנות ה-70, חיישני פחמן דו חמצני אלקטרוליט מוצק מודאגים רבות על ידי חוקרים. העיקרון של חיישן דו-תחמוצת הפחמן האלקטרוליט מוצק הוא שהחומר הרגיש לגז מייצר יונים בעת מעבר דרך הגז, ובכך יוצר את הכוח האלקטרו-מוטורי ומודד את הכוח האלקטרו-מוטורי כדי למדוד את חלקיק הנפח של הגז.
שימוש במוליכות התרמית השונה של פחמן דו חמצני וגזים אחרים חיישן גז פחמן דו חמצני הוא גם הראשון המשמש לזיהוי חיישן פחמן דו חמצני. אבל הרגישות שלו נמוכה.
חיישן גז גל אקוסטי (מסור) משטח בציפוי גביש פיזואלקטרי שכבה של ספיחה סלקטיבית של גז של סרט רגיש לגז, כאשר הסרטים הרגישים לגז מקיימים אינטראקציה עם הגז הנבדק, הופכים את ציפוי הסרט הרגיש לגז לאיכות, אופי כגון צמיגות שינויי מוליכות, גורם לתדר הגל האקוסטי של פני השטח של גביש פיזואלקטרי להיסחף, כדי לזהות את ריכוז הגז. חיישן הגז הגל האקוסטי (SAW) הוא מעין חיישן רגיש למסה. בנוסף, חיישן הגז קוורץ קריסטל microbalance פועל על עיקרון דומה לחיישן SAW, כך שהוא שייך גם לחיישן הרגיש למסה. לחיישן הרגיש למסה עצמו אין סלקטיביות לגזים או לאדים, והסלקטיביות שלו כחיישן כימי תלויה רק בתכונות של חומרי ציפוי פני השטח.
חיישן גז פחמן דו חמצני מוליך למחצה משתמש בחיישן גז מוליכים למחצה כחיישן הגז, ולחיישן גז פחמן דו חמצני מוליך למחצה מתכת יש מאפיינים של תגובה מהירה, עמידות סביבתית חזקה ומבנה יציב.
זמן פרסום: 14 באוגוסט 2020
