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二氧化碳传感器


(一)二氧化碳传感器的工作原理

二氧化碳传感器通过监测二氧化碳分子吸收的红外线辐射数量来测量二氧化碳的浓度。传感器使用一些金属丝作为红外线源来产生红外线辐射(IR)。红外线辐射源位于传感器轴的底部。在轴的顶部的红外线源是测量经过样本没有被二氧化碳分子吸收的辐射量。此传感器配置了支持自动识别的电路。当在使用 LabPro CBL2 时,数据采集软件就会自动识别传感器,并使用预定义的参数来设置实验。此简单的设置程序适合许多实验。当传感器离开电脑或计算器脱机工作时,对 LabPro CBL2 来说,自动识别对于快速设置功能是必要的。如果你购买的是 CO2-DIN 来连接传感器和ULISerial Box,则这些数据采集器不支持自动识别功能。传感器测量4260 nm为中心的窄带红外辐射吸收,取样管子中的气体浓度越高,从辐射源经过传感器管子到红外线辐射探测头的辐射就越少。升高的温度产生一个电压信号,可以由Vernier数据采集器或 CBL2 来进行放大和读取。二氧化碳气体在传感器管的8个小孔出入。当传感器开始采集数据的时候,你可以观察到红外线辐射源在闪烁。大约每秒读取一次数据。

    二氧化碳传感器的典型的测量浓度单位为:百万分单位或 ppm600 ppm浓度的二氧化碳意味着:每1,000,000 公升的空气中有600 公升的二氧化碳 (或在1公升的空气中有0.6 毫升的二氧化碳)。对比来看,地球对流层的二氧化碳浓度从1960年的317 ppm增加到了现在的 370 ppm。人类呼出二氧化碳浓度大约为 50,000 ppm

(二)使用二氧化碳传感器的一般步骤

1、使用电脑连接此传感器时的一般性步骤:

1将二氧化碳传感器连接在数据采集器合适的通道上。

2启动电脑上采集数据的软件 Logger Pro

3程序将自动识别二氧化碳传感器,然后你就可以准备数据采集了。如果不支持自动识别,请打开 Logger Pro 中的使用二氧化碳传感器的实验文件,然后准备数据采集。

2、按照下列步骤来使用二氧化碳传感器采集数据:

1让二氧化碳传感器预热 90 秒,然后开始采集数据。二氧化碳传感器在预热过程中,会观察到读数增加到 5000 ppm,然后慢慢地下降到传感器所测量的二氧化碳浓度。注意:由于二氧化碳传感器每秒都更新读数,所以不要将取样速度设置成快于每秒1次。当开始采集数据,将观察到传感器上的红色指示灯在传感器每次读取数据时都亮一下----大约为:每秒1次。

2完成数据采集后,从气体取样瓶中取出传感器。把橡胶分隔塞留在传感器试管上。把传感器存放在盒子中。

(三)使用时应注意的事项

1、 在使用二氧化碳传感器的时候尽可能地使用交流电转换器来连接电脑或数据采集器。二氧化碳传感器需要的相等大的电流会,若使用电池,寿命可能会很快减少。

2、 2个或以上的二氧化碳传感器不能同时使用。

3、 此传感器不能读取超过 5000 ppm的二氧化碳浓度。当二氧化碳浓度达到此浓度,电脑或计算器就会持续显示 5000 ppm,直到浓度低于 5000 ppm

4、 即使传感器对二氧化碳浓度的反应速度已经相等快,但请注意在能测量到浓度变化前,二氧化碳需要一定的时间来扩散进传感器试管上的小孔。由于气体的扩散是一个缓慢的过程,所以就引起读数的延迟。同样,如果你把传感器置于高浓度二氧化碳中 (如:呼出的气体,二氧化碳浓度可能大于5000 ppm),则传感器将会用1分钟或更长的时间从它所处的高浓度的环境换到低浓度的环境而要进行的气体的对流交换。对传感器吹风能加速这个过程。

5、 如果在可控环境中采集数据,我们建议你使用传感器的附件:橡胶塞和250-mL取样瓶。

6、 不要将传感器直接放在液体中。此传感器设计用于测量气态、非溶液中的二氧化碳浓度。

7、 CBL 用户的重要提示:在电源中断后任一时间,使用二氧化碳传感器都必需进行90秒的预热。即使在传感器不中断下接上CBL数据采集器的情况下,CBL的自动关机功能(ADP)会在你执行下一部分的CHEMBIO程序时中断电源时,这样你也要再次进行90秒的预热。

(四)使用范围

二氧化碳传感器能在多种生物和化学实验中测量二氧化碳气体的浓度。它还可以在光合作用和呼吸作用实验中测量出二氧化碳浓度的细微变化。它通过计算二氧化碳分子所吸收的红外线辐射热量来测量二氧化碳浓度,测量范围为:05000 ppm。二氧化碳传感器可以:

1、测量小型动物和昆虫,如:蟋蟀或蚯蚓引起的二氧化碳浓度的增加。

2、监测植物在光合作用和呼吸作用下,玻璃生态器中二氧化碳浓度的变化。

3、测量豌豆或绿豆在呼吸过程中二氧化碳的浓度变化。

4、测量教室中的二氧化碳浓度变化。

5、监测在密闭环境中使用氢氧化钠或氢氧化钾后二氧化碳消除的比率。

6、测量氯化氢和碳酸氢钠的化学反应中所产生的二氧化碳的比率。

7、测定二氧化碳在通过气体扩散试管时的扩散比率。

8、监测糖在发酵或呼吸过程中二氧化碳的生成量。


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