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  • Infrasolid 热辐射光源介绍及应用分享
  • 发布时间:2023/11/10 17:37:48   修改时间:2023/11/10 17:37:48 浏览次数:1373
  •   红外发射器--一般设计考虑因素
      坚固的发光灯丝设计为专利双蜿蜒式,即使在运行期间也能增加机械稳定性,并提高电阻。通常情况下,电阻从 1Ω 左右提高到 10Ω。这样,光源只需 2.5 瓦的电力就能提供高达 1 瓦的光功率。推荐的驱动电路如图 15 所示.
      Fig. 1: 采用 Infrasolid GmbH 专利的双蜿蜒设计,提高了电阻率

      采用 TO 封装的 Infrasolid 热红外辐射器的高输出功率是通过以下三项创新技术实现的:
      1. 专利涂层技术提高了灯丝两侧的发射率 (Fig. 2)
      Fig. 2: 发射灯丝涂层可提高黑体发射率,Infrasolid GmbH 已获得专利--用于灯丝两侧

      2. 由于灯丝的两面都有涂层,因此辐射元件的面积增加了一倍,背面的辐射通过外壳底部特殊设计的反射器传输到正面。
      3. 发射出的红外辐射总量通过设计成温斯顿锥形的第二个反射器进一步准直,从而提高了探测器一侧的总功率 。
      Fig. 3: Infrasolid 的 TO-8 封装设计,不含温斯顿锥形反射器
      Fig. 4: TO-8 外壳中的最高功率热发射器,使用双涂层灯丝和两个反射器(底部反射器和温斯顿锥形准直器)。

      与市场上的其他发射器相比,Infrasolid 的 TO-8 红外源可提供最高的传感器信号。图 5 比较了带 CaF2 滤波器的 TO-8 封装红外辐射器的光输出功率。此外,由于 Infrasolid 发射器的稳定光输出及其获得专利的红外发射器设置,传感器噪声信号可降低 2 倍。这极大地增强了传统NDIR装置的性能。
      Fig. 5: 带 CaF2 滤波器的 TO-8 封装红外发射器的光输出功率

      Fig. 6比较了在典型的NDIR气体传感器设置(4 通道探测器,200 毫米光路长度)中,TO-8 封装的封装红外发射器(2.5 W 输入功率,5 Hz 调制频率)在不同波长下的传感器信号。特别是在分析六氟化硫(SF6)时,10.5 µm 左右的中红外范围非常重要,这也是 Infrasolid TO8 发射器的最大优势。 
      Fig. 6: NDIR装置中封装红外发射器的性能比较。.

      应用
      利用 Infrasolid 的专利技术和创新,可以制造出 TO-8 红外光源,其红外发射功率比市场上任何其他热辐射 TO-8 光源都要高出 500%。
      NDIR 气体分析
      创新的热红外辐射器为工业应用(例如近红外气体分析系统)带来了许多好处。通常,这种近红外系统由三个基本组件组成:
      气体混合物流经的比色皿或气室、检测吸收过程后辐射强度变化的传感器,当然还有发射宽带红外信号的红外辐射源。红外输出功率越高,检测到的信号就越准确。此外,两个反射器,一个是温斯顿锥形准直器,可提供更集中的光束,减少比色皿内的再反射,为检测元件提供最大信号。随着 4 通道、8 通道甚至 16 通道探测器的出现,最重要的是红外光源要为相对较小的探测器区域提供高光功率。
      Fig. 7: NDIR 气体量测系统

      Fig. 7 显示了一个典型的NDIR装置,它有一个宽带高功率红外光源,使用一个聚焦光束温斯顿锥形准直器,外壳底部有一个附加反射器,以及一个作为红外传感器的多通道红外探测器。
      高辐射功率非常重要,因为多通道探测器的探测器和窗口面积较小,会降低灵敏度和探测率。典型的 4 通道探测器的探测器面积约为 4 平方毫米,窗口面积约为 10 平方毫米。而 8 个通道的探测器面积只有其一半左右。因此,灵敏度和检测率都有显著提高。通过 TO-8 内径为 14 毫米的气室进行辐射,辐射面积约为 154 平方毫米。4 通道探测器的传感器面积为每个通道 4 平方毫米,这意味着每个通道只能接收到 2.6% 的辐射,而 8 通道探测器则不到 1.3%。
      红外光谱分析
      特别是在手持系统中,更高的效率成为一大优势,可减少移动和手持系统的电池消耗。
      Fig. 8 显示了一种移动式傅立叶变换红外光谱仪,它使用宽带、高功率红外发射器作为红外源,在宽光谱范围内为传感器的检测区域提供最大能量。

      纯水及废水分析 (TOC)
      TOC(总有机化合物)分析是一种非特异性测试,这意味着它只是对水中任何有机物中碳含量的测量。所有 EPA(环境保护局)采用的有机碳分析方法都需要 NDIR 方法。
      Fig. 9: 模块最低量程为 0 ... 20 ppm CO2,用于超纯水/饮用水分析仪

      燃气和天然气分析
      红外气体传感器工作台配有多通道传感器和两个独立的气体采样池,可同时测量 CH4、CnHm、CO 和 CO2。
      排放监测 (CEMS)
      使用 TWIN 红外气体传感器可同时测量 CO、NO、SO2 和 CO2,从而在排放监测和分析中获得最佳效果和较宽的动态范围。例如(Fig. 10),红外气体传感器还可连接其他传感器(EC、TCD)。 
      
    Fig. 10: 极低 ppm 值、宽范围双红外工作台示例

      呼气诊断
      现代呼吸气体分析仪(如用于肺功能诊断)需要快速响应时间和高分辨率的 CO 和 CO2。它们使用最低浓度的 CH4 作为参考气体。因此,不需要额外的传感器
      Fig. 12: 现代呼吸气体分析仪模块示例

      变压器气体诊断
      现代光学传感器支持变压器和有载分接开关故障气体监测应用。可在线检测低浓度的一氧化碳、甲烷和乙烯(乙炔)。
      Fig. 13: 先进变压器诊断模块示例

      碳硫元素分析
      现代燃烧分析仪是快速、精确、同步测定各种固体物质中碳和硫含量的理想选择。
     
      Fig. 14: 先进燃烧分析仪工作台示例
  • 企业介绍
作为红外测量和光谱测量领域的关键零部件,我们是一家提供创新且高效红外光源的制造商。助力转化德国德累斯顿大学的技术成果,于2017年成立并于2022年成为 Innovative Sensor Technology AG 中的一员。总部位于德国德累斯顿南部。在职员工:14人在10个…  更多>>
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