Classifica??o e princípio do sensor de dióxido de carbono

Classifica??o e princípio do sensor de dióxido de carbono

O dióxido de carbono é um gás incolor e inodoro, sendo um dos componentes importantes da atmosfera. Como principal reagente da fotossíntese, sua concentra??o está diretamente relacionada à eficiência fotossintética das culturas, determinando seu crescimento, desenvolvimento, matura??o, resistência ao estresse, qualidade e produtividade. No entanto, concentra??es excessivamente altas n?o só produzem diversos efeitos, como o efeito estufa, mas também representam um risco para a saúde humana. Pessoas com concentra??es de 0,3% podem sentir dores de cabe?a intensas e tonturas entre 4% e 5%. Ambientes internos, especialmente em salas com ar-condicionado, s?o relativamente fechados. A falta de ventila??o prolongada leva ao aumento gradual da concentra??o de dióxido de carbono, o que é prejudicial à saúde. De acordo com o padr?o de qualidade do ar interior implementado em 2003, o valor padr?o da fra??o volumétrica média diária de dióxido de carbono n?o deve ultrapassar 0,1%. Com o desenvolvimento contínuo da ciência e da tecnologia, a melhoria dos padr?es de vida das pessoas e a crescente ênfase na prote??o ambiental, o monitoramento e o controle quantitativos do dióxido de carbono tornaram-se uma necessidade cada vez maior. Os sensores de dióxido de carbono têm uma ampla gama de aplica??es em diversos campos, como indústria, agricultura, defesa nacional, medicina e saúde, prote??o ambiental e aeroespacial.

Permita-me apresentar o princípio de funcionamento do sensor de dióxido de carbono . Qualquer subst?ncia possui seu espectro de emiss?o característico e o espectro de absor??o correspondente, assim como as moléculas de dióxido de carbono. A vibra??o da rede cristalina do material cer?mico exerce um efeito obstrutivo sobre o movimento dos elétrons. ? medida que a temperatura aumenta, a vibra??o da rede se intensifica e a amplitude aumenta, o que dificulta a intensifica??o da a??o dos elétrons. De acordo com a teoria da absor??o seletiva de gases, quando o comprimento de onda de emiss?o da fonte de luz coincide com o comprimento de onda de absor??o do gás, ocorre a absor??o ressonante, e a intensidade da absor??o está relacionada à concentra??o do gás. A concentra??o do gás pode ser medida pela medi??o da intensidade de absor??o da luz. Atualmente, existem muitos tipos de sensores de dióxido de carbono. Com base em seus princípios, eles s?o divididos em sensores de condutividade térmica, densímetros, de absor??o por radia??o, de condutividade, de absor??o química, de eletroquímica, de cromatografia, de espectrometria de massa e de infravermelho. Sensores ópticos, entre outros, utilizam a absor??o por infravermelho para detectar o dióxido de carbono. O sensor de dióxido de carbono por absor??o infravermelha baseia-se no princípio de que o espectro de absor??o do gás varia de acordo com a subst?ncia. O sensor de dióxido de carbono controla a l?mpada infravermelha interna para emitir luz infravermelha de comprimento de onda fixo através do circuito de acionamento. Após a absor??o do gás a ser medido, a amplitude da luz infravermelha se altera, e a concentra??o do gás é calculada pela detec??o dessa altera??o. Ou seja, o sinal de saída do sensor é filtrado, amplificado e convertido por um conversor analógico-digital (ADC), sendo ent?o enviado ao microprocessador. O sistema de microprocessador realiza o processamento de compensa??o de temperatura e press?o correspondente, de acordo com os valores coletados, e finalmente calcula o valor da concentra??o de dióxido de carbono a ser medida, enviando-o para o equipamento de exibi??o. Existem principalmente tecnologias de espectroscopia de absor??o por laser de diodo sintonizável, espectroscopia fotoacústica, espectroscopia de cavidade ressonante e espectroscopia infravermelha n?o dispersiva. Os sensores de absor??o infravermelha apresentam diversas vantagens, como alta sensibilidade, velocidade de análise e boa estabilidade.

O sensor eletroquímico de dióxido de carbono é um tipo de sensor químico que converte a concentra??o (ou press?o parcial) de dióxido de carbono em um sinal elétrico por meio de uma rea??o eletroquímica. De acordo com o sinal elétrico detectado, os sensores eletroquímicos s?o divididos em tipo potencial, tipo corrente e tipo capacitivo. De acordo com a forma do eletrólito, existem eletrólitos líquidos e eletrólitos sólidos. Desde a década de 1970 até hoje, os sensores de dióxido de carbono com eletrólito sólido têm recebido a aten??o da maioria dos pesquisadores científicos. O princípio do sensor de dióxido de carbono com eletrólito sólido é que o material sensível ao gás gera íons ao passar pelo gás, formando assim uma for?a eletromotriz, e a medi??o dessa for?a eletromotriz permite medir a fra??o volumétrica do gás. O uso de dióxido de carbono e outros gases para fabricar um sensor de dióxido de carbono do tipo condutividade térmica também foi o primeiro sensor a detectar dióxido de carbono. No entanto, sua sensibilidade é baixa. O sensor de gás de onda acústica de superfície reveste um cristal piezoelétrico com um filme sensível a gases que adsorve seletivamente um determinado gás. Quando o filme sensível a gases interage com o gás a ser medido, a qualidade e a ades?o do filme, bem como altera??es em propriedades como elasticidade e condutividade elétrica, causam a varia??o da frequência da onda acústica de superfície do cristal piezoelétrico, permitindo a detec??o da concentra??o do gás. O sensor de gás por onda acústica de superfície é um tipo de sensor sensível à massa. Além disso, o sensor de gás por microbalan?a de cristal de quartzo possui um princípio de funcionamento semelhante ao do sensor de onda acústica de superfície, sendo também um sensor sensível à massa. O sensor sensível à massa em si n?o possui seletividade para gases ou vapores, e sua seletividade como sensor químico depende exclusivamente da natureza do material de revestimento da superfície. Sensores de dióxido de carbono semicondutores utilizam semicondutores como sensores de gás. Os sensores de dióxido de carbono semicondutores de óxido metálico caracterizam-se por resposta rápida, alta resistência ambiental e estrutura estável.

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