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CO2 センサ颁翱2センサの基礎知識

CO2(二酸化炭素、Carbon dioxide)の影響と活用?管理について

颁翱2は室温では无色无臭の気体で、人间および动物の呼吸や有机物の燃焼で空気中に排出され、植物の光合成によって消费されます。

地球温暖化への影响

地球温暖化は温室効果ガスの増加が原因とされており、颁翱2?メタン?一酸化二窒素?フロンガスなどの影响が大きく、最も影响の大きいのが颁翱2と言われています。地球温暖化を抑制し、人间社会と自然环境を维持するためには颁翱2排出量削减が大きな课题となっています。

颁翱2浓度と人体への影响

颁翱2はドライアイスや消火器に利用されていますが、使用方法を误り空気中の颁翱2浓度(二酸化炭素浓度)が高くなると二酸化炭素中毒になる危険性があります。

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颁翱2浓度(辫辫尘) 人体への影响
400
外気中の平均的な二酸化炭素浓度
400 ~ 1,000
换気が良好な居住中の室内での典型的な浓度レベル
1,000 ~ 2,000
軽い眠気や空気の悪さを诉えるレベル
2,000 ~ 5,000
头痛、眠気、よどんでムッとする空気や息苦しさを诉えるレベル。集中力の低下、注意力の低下、心拍数の増加、軽い吐き気が现れることもある。
5,000
颁翱2以外にも高浓度のガスが存在している可能性がある异常な空気の状态で、毒性や酸素欠乏を生じる可能性がある。労働环境での日常的な暴露に対する许容限界浓度
40,000
酸素欠乏により直ちに危険な浓度レベル

二酸化炭素浓度の测定:换気への活用?管理

厚生労働省は良好な換気状態の基準として、室内のCO2濃度(二酸化炭素濃度)を1000ppm以下に抑える注意喚起しており、住宅?オフィスなどの人が密集する室内ではこまめな換気が必要とされています。CO2濃度(二酸化炭素濃度)を管理すべく、適切な換気と颁翱2センサによる管理が有効で、測定精度の観点よりNDIR方式颁翱2センサの使用が推奨されています。

二酸化炭素浓度の测定:农业への活用?管理

CO2は植物の光合成によって消費され、閉鎖された農業用ビニールハウス内はCO2が不足しやすい環境となりやすいです。CO2ガス発生装置と颁翱2センサでビニールハウス内のCO2濃度(二酸化炭素濃度)を管理し、農作物の成長を促進させることで収穫量アップと品質向上が期待できます。

颁翱2センサとは —種類、仕組み、原理

颁翱2センサは大気中のCO2濃度(二酸化炭素濃度)を検出し数値化して測定する機器です。世界各国における温室効果ガス排出量削減のための規制や取り組みにより、さまざまな産業において颁翱2センサが導入されています。颁翱2センサの仕組みや原理についていくつかご紹介します。

NDIR(Non-Dispersive InfraRed)非分散型赤外線吸収法

非分散型赤外线吸収法は放射された赤外线が対象ガスの分子振动を引き起こす事により、特定波长の赤外线が吸収される现象を利用してガスを検知する方法です。赤外线の透过率(透过光强度と放射源からの放射光强度の比)は、対象ガスの浓度によって决まります。

1光源1光路1フィルタ1素子方式

この方式の特徴はシンプルな构成?最小限のサイズ?コスト优位性です。既知浓度の混合ガスや大気を引き込み、それをセンサのリファレンスして参照させる必要があり、センサとリファレンス间のドリフトが问题となることがあります。よって、定期的に校正を実施する必要があります。

1光源1光路1フィルタ1素子方式の図

1光源2光路2フィルタ2素子方式

この方式は2种类の光学フィルターを搭载し、それぞれのフィルタを通过した赤外线量を测定することで、颁翱2浓度を精度よく测定できます。一方のセンシング用フィルタは颁翱2を最も吸収する波长とし、もう一方のリファレンス用フィルタは颁翱2を吸収しない波长としています。この2つのフィルタ毎にセンサ素子を设置し、颁翱2吸収波长と吸収しない波长との透过量の差から浓度算出します。メリットはリファレンスを内蔵しているので大気校正が不要な点で、デメリットは光路とセンサ素子が2つあるので、その劣化度合いが差分(ドリフト)となる事です。

1光源2光路2フィルタ2素子方式の図

1光源1光路2フィルタ1素子方式

この方式の検出原理は上记1光源2光路2フィルタ2素子方式に近く、光源?光路?センサ素子を1つとし、2つのフィルタを动かして切り替えています。この方法により、1光源2光路2フィルタ2素子方式の欠点である光路とセンサ素子の2つの劣化度合いによるドリフトを无くして高精度化しています。

1光源1光路2フィルタ1素子方式の図

PAS(PhotoAcoustic Spectroscop)光音響分光法

光音響効果とは、赤外光源からの光のパルスをCO2の吸収波長に合わせて調整された光学フィルターを通過させ、 測定室内のCO2分子がフィルターを通過した光を吸収することで、パルス毎に分子が揺れ圧力波が発生し、この圧力波を高感度マイクロホンで検出しスペクトルを得ます。光音響分光法は小型化できることが特徴です。

TCD(Thermal Conductivity Detector)熱伝導度検出法

熱伝導度検出法は気体が固有に持つ熱伝導率の違いを利用するガス濃度の測定方式です。 加熱白金線などを使用した熱線センサにより、試料ガスの熱伝導率の変化による温度の変化を電気抵抗の変化として検出し、試料ガス中の測定成分ガスの濃度を測定します。センシング精度を高めるために、熱線センサを4つ組み合わせたブリッジ回路を使用するのが一般的です。

TCD Thermal Conductivity Detector 熱伝導度検出法の図

颁翱2センサの評価

颁翱2センサの精度を確かめる

颁翱2センサの精度を確かめる最も簡単な方法は、屋外でCO2濃度を測定した場合に測定値が415ppm~450ppm 程度に近い数値になっている事です。さらに高精度な確認方法は、CO2濃度が既知のガスを充填したチャンバーへ颁翱2センサを入れ、既知の値が出るか確認する事です。その場合、評価する颁翱2センサよりもさらに高精度な颁翱2センサをリファレンスとして一緒に測定し、比較する事が有効です。

颁翱2センサの信頼性について

使用されるアプリケーションによって要求される信頼性は异なります。最も厳しいとされる农业用途では、高温?高湿度で长期间使用され、时には结露する环境で使用される场合があります。
また、作物の病気予防や品质向上を目的に硫黄燻蒸の环境で使用されることもあり、电子机器にとっては厳しい环境です。

颁翱2センサの校正

1光源1光路1フィルタ1素子の方式は大気校正が必要で、颁翱2センサ現品を大気へ持ち出したり、チューブで大気をセンサの近くへ引き込む必要があります。校正直後は正しい値となりますが、徐々にずれていく事もあります。リファレンスを内蔵している方式は校正フリーとなるので、校正にかかる保守の手间?费用を削减できます。

颁翱2センサの用途

农业の光合成促进?居住スペースやビルの空调制御?自动车内の空気质管理?冷蔵库の冷媒漏れなど、様々な用途に颁翱2センサは使われています。精度?信頼性?耐環境性?校正フリー?サイズ?価格?出力インターフェースなど、用途毎の要求事項により方式を選定されます。
小型?低価格が要求されるアプリケーションもありますが、校正フリーでセンサの精度を长期间维持し、故障し难くい事が要求されるアプリケーションもあります。

农业の光合成促进

ビルの空调制御

自动车内の空気质管理

冷蔵库の冷媒漏れ