കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് സെൻസറിൻ്റെ വർഗ്ഗീകരണവും തത്വവും

നിറമില്ലാത്തതും മണമില്ലാത്തതുമായ വാതകമാണ് കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ്. അന്തരീക്ഷത്തിലെ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട ഘടകങ്ങളിലൊന്നാണിത്. പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തിൻ്റെ പ്രധാന പ്രതിപ്രവർത്തനം എന്ന നിലയിൽ, കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിൻ്റെ സാന്ദ്രത വിളകളുടെ ഫോട്ടോസിന്തറ്റിക് കാര്യക്ഷമതയുമായി നേരിട്ട് ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ വിളകളുടെ വളർച്ചയും വികാസവും, പക്വതയുടെ ഘട്ടം, സമ്മർദ്ദ പ്രതിരോധം, ഗുണനിലവാരം, വിളവ് എന്നിവ നിർണ്ണയിക്കുന്നു. എന്നാൽ അതിൽ അധികമായാൽ ഹരിതഗൃഹ പ്രഭാവവും മറ്റ് ഫലങ്ങളും ഉണ്ടാക്കുക മാത്രമല്ല, മനുഷ്യൻ്റെ ആരോഗ്യത്തെ ദോഷകരമായി ബാധിക്കുകയും ചെയ്യും. 0.3 ശതമാനത്തിൽ, ആളുകൾക്ക് ശ്രദ്ധേയമായ തലവേദന അനുഭവപ്പെടുന്നു, 4-5 ശതമാനത്തിൽ അവർക്ക് തലകറക്കം അനുഭവപ്പെടുന്നു. ഇൻഡോർ പരിസരം, പ്രത്യേകിച്ച് എയർകണ്ടീഷൻ ചെയ്ത മുറികളിൽ, താരതമ്യേന അടച്ചിരിക്കുന്നു. വളരെക്കാലം വെൻ്റിലേഷൻ ഇല്ലെങ്കിൽ, കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിൻ്റെ സാന്ദ്രത ക്രമേണ വർദ്ധിക്കും, ഇത് മനുഷ്യൻ്റെ ആരോഗ്യത്തിന് ഹാനികരമാണ്. 2003-ൽ നടപ്പിലാക്കിയ ഇൻഡോർ എയർ ക്വാളിറ്റി സ്റ്റാൻഡേർഡ് അനുസരിച്ച്, ശരാശരി ദൈനംദിന കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് ഉള്ളടക്കത്തിൻ്റെ വോളിയം ഫ്രാക്ഷൻ്റെ സ്റ്റാൻഡേർഡ് മൂല്യം 0.1% കവിയാൻ പാടില്ല.

ശാസ്ത്ര സാങ്കേതിക വിദ്യയുടെ തുടർച്ചയായ വികാസത്തോടെ ജനങ്ങളുടെ ജീവിതനിലവാരം വർദ്ധിക്കുന്നതും പരിസ്ഥിതി സംരക്ഷണം, കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് വാതകത്തിൻ്റെ അളവ് നിരീക്ഷണം, നിയന്ത്രണം എന്നിവയിൽ ആളുകളുടെ വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന ശ്രദ്ധയും എയർ കണ്ടീഷനിംഗ്, കൃഷി, വൈദ്യചികിത്സ, ഓട്ടോമൊബൈൽ, പരിസ്ഥിതി സംരക്ഷണം എന്നിവയിൽ വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന ആവശ്യകതയായി മാറിയിരിക്കുന്നു. .വ്യവസായം, കൃഷി, ദേശീയ പ്രതിരോധം, മെഡിക്കൽ, ആരോഗ്യം, പരിസ്ഥിതി സംരക്ഷണം, എയ്‌റോസ്‌പേസ്, മറ്റ് മേഖലകൾ എന്നിവയിൽ കാർബൺ ഡൈ ഓക്‌സൈഡ് സെൻസറുകൾ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് സെൻസറിൻ്റെ പ്രവർത്തന തത്വം ചുവടെ അവതരിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു.

കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് വാതക തന്മാത്രകൾ പോലെ ഓരോ പദാർത്ഥത്തിനും അതിൻ്റേതായ ബ്രൈറ്റ്-ലൈൻ സ്പെക്ട്രവും അതിനനുസരിച്ച് ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന സ്പെക്ട്രവുമുണ്ട്. സെറാമിക് വസ്തുക്കളുടെ ലാറ്റിസ് വൈബ്രേഷനും ഇലക്ട്രോൺ ചലനവും ഒരു തടസ്സം സൃഷ്ടിക്കുന്നു, താപനില ഉയരുന്നു, ലാറ്റിസ് വൈബ്രേഷൻ ശക്തിപ്പെടുത്തുന്നു, വ്യാപ്തി വർദ്ധിക്കുന്നു, തടസ്സം ഇലക്ട്രോൺ പ്രവർത്തനം ശക്തിപ്പെടുത്തുന്നു. ഗ്യാസ് സെലക്ടീവ് അബ്സോർപ്ഷൻ സിദ്ധാന്തം അനുസരിച്ച്, പ്രകാശ സ്രോതസ്സിൻ്റെ എമിഷൻ തരംഗദൈർഘ്യം വാതകത്തിൻ്റെ ആഗിരണം തരംഗദൈർഘ്യവുമായി ഒത്തുപോകുമ്പോൾ, അനുരണനം ആഗിരണം സംഭവിക്കും, അതിൻ്റെ ആഗിരണം തീവ്രത വാതകത്തിൻ്റെ സാന്ദ്രതയുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. പ്രകാശത്തിൻ്റെ ആഗിരണ തീവ്രത അളക്കുന്നതിലൂടെ വാതകത്തിൻ്റെ സാന്ദ്രത അളക്കാൻ കഴിയും.

നിലവിൽ, താപ ചാലകത തരം, ഡെൻസിറ്റോമീറ്റർ തരം, റേഡിയേഷൻ ആഗിരണം തരം, വൈദ്യുത ചാലകത തരം, രാസ ആഗിരണം തരം, ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ തരം, ക്രോമാറ്റോഗ്രഫി തരം, മാസ് സ്പെക്ട്രം തരം, ഇൻഫ്രാറെഡ് ഒപ്റ്റിക്കൽ തരം തുടങ്ങി നിരവധി തരം കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് സെൻസറുകൾ ഉണ്ട്.

ഇൻഫ്രാറെഡ് ആഗിരണം കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് ഗ്യാസ് സെൻസർ, വാതകത്തിൻ്റെ ആഗിരണം സ്പെക്ട്രം വ്യത്യസ്ത പദാർത്ഥങ്ങൾ അനുസരിച്ച് വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു എന്ന തത്വത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ളതാണ്. ഇൻഫ്രാറെഡ് ലാമ്പ് ഡ്രൈവർ സർക്യൂട്ട് ഉപയോഗിച്ച് കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് സെൻസർ ഒരു നിശ്ചിത ബാൻഡ് ഇൻഫ്രാറെഡിനുള്ളിൽ നിയന്ത്രിക്കുന്നു, പരിശോധനയ്‌ക്ക് കീഴിലുള്ള വാതകത്തിൻ്റെ ആഗിരണം, ഇൻഫ്രാറെഡ് ലൈറ്റ് ആംപ്ലിറ്റ്യൂഡ് മാറ്റം, വീണ്ടും ഗ്യാസ് കോൺസൺട്രേഷനിലെ മാറ്റത്തിനുള്ള ചെക്ക് കണക്കുകൂട്ടലിലൂടെ, ഫിൽട്ടറിംഗിന് ശേഷമുള്ള സെൻസർ ഔട്ട്പുട്ട് സിഗ്നൽ, മെച്ചപ്പെടുത്തിയ പ്രോസസ്സിംഗ്. ADC ശേഖരണവും പരിവർത്തനവും, മൈക്രോപ്രൊസസറിലേക്കുള്ള ഇൻപുട്ട്, ശേഖരിച്ച അനുസരിച്ചുള്ള മൈക്രോപ്രൊസസ്സർ സിസ്റ്റം, അനുബന്ധ താപനില, മർദ്ദം, താപനില, മർദ്ദം എന്നിവയ്ക്ക് നഷ്ടപരിഹാരം നൽകുന്നു, ഒടുവിൽ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് സാന്ദ്രതയുടെ ഔട്ട്പുട്ട് പരിശോധനയിൽ ഒരു ഡിസ്പ്ലേ ഉപകരണത്തിലേക്ക് കണക്കാക്കി. ഇതിൽ പ്രധാനമായും ട്യൂണബിൾ ഡയോഡ് ലേസർ അബ്സോർപ്ഷൻ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി, ഫോട്ടോകോസ്റ്റിക് സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി, കാവിറ്റി എൻഹാൻസ്മെൻ്റ് സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി, നോൺ-സ്പെക്ട്രൽ ഇൻഫ്രാറെഡ് സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. ഇൻഫ്രാറെഡ് ആഗിരണം സെൻസറിന് ധാരാളം ഗുണങ്ങളുണ്ട്, ഉയർന്ന സംവേദനക്ഷമത, വേഗത്തിലുള്ള വിശകലന വേഗത, നല്ല സ്ഥിരത മുതലായവ.

ഒരു ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് ഗ്യാസ് സെൻസർ ഒരു കെമിക്കൽ സെൻസറാണ്, അത് ഒരു ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തിലൂടെ കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിൻ്റെ സാന്ദ്രത (അല്ലെങ്കിൽ ഭാഗിക മർദ്ദം) ഒരു വൈദ്യുത സിഗ്നലാക്കി മാറ്റുന്നു. വൈദ്യുത സിഗ്നലുകളുടെ കണ്ടെത്തൽ അനുസരിച്ച്, ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ തരം സാധ്യതയുള്ള തരം, നിലവിലെ തരം, കപ്പാസിറ്റൻസ് തരം എന്നിങ്ങനെ തിരിച്ചിരിക്കുന്നു. ഇലക്ട്രോലൈറ്റിൻ്റെ രൂപമനുസരിച്ച്, ദ്രാവക ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളും ഖര ഇലക്ട്രോലൈറ്റുകളും ഉണ്ട്. 1970-കൾ മുതൽ, ഖര ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റ് കാർബൺ ഡൈ ഓക്‌സൈഡ് സെൻസറുകൾ ഗവേഷകർ വ്യാപകമായി ആശങ്കാകുലരാണ്. ഖര ഇലക്‌ട്രോലൈറ്റ് കാർബൺ ഡൈ ഓക്‌സൈഡ് സെൻസറിൻ്റെ തത്വം വാതക-സെൻസിറ്റീവ് മെറ്റീരിയൽ വാതകത്തിലൂടെ കടന്നുപോകുമ്പോൾ അയോണുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു, അങ്ങനെ ഇലക്ട്രോമോട്ടീവ് ഫോഴ്‌സ് രൂപപ്പെടുകയും വാതകത്തിൻ്റെ വോളിയം അംശം അളക്കുന്നതിനായി ഇലക്ട്രോമോട്ടീവ് ഫോഴ്‌സ് അളക്കുകയും ചെയ്യുന്നു എന്നതാണ്.

കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡിൻ്റെയും മറ്റ് വാതകങ്ങളുടെയും കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് ഗ്യാസ് സെൻസറിൻ്റെ വ്യത്യസ്ത താപ ചാലകത ഉപയോഗിക്കുന്നത് കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് സെൻസർ കണ്ടുപിടിക്കാൻ ആദ്യമായി ഉപയോഗിച്ചു. എന്നാൽ അതിൻ്റെ സെൻസിറ്റിവിറ്റി കുറവാണ്.

ഗ്യാസ് സെൻസിറ്റീവ് ഫിലിം ഗ്യാസ് സെലക്ടീവ് അഡ്‌സോർപ്‌ഷൻ്റെ പാളി പീസോ ഇലക്ട്രിക് ക്രിസ്റ്റൽ കോട്ടിംഗിലെ ഉപരിതല അക്കോസ്റ്റിക് വേവ് (കാണുക) ഗ്യാസ് സെൻസർ, ഗ്യാസ് സെൻസിറ്റീവ് ഫിലിമുകൾ പരിശോധനയ്‌ക്ക് വിധേയമായ വാതകവുമായി സംവദിക്കുമ്പോൾ, ഗ്യാസ് സെൻസിറ്റീവ് ഫിലിം കോട്ടിംഗിൻ്റെ ഗുണനിലവാരം, വിസ്കോഇലാസ്റ്റിറ്റി, സ്വഭാവം എന്നിവ ഉണ്ടാക്കുന്നു. ചാലകതയിലെ മാറ്റങ്ങൾ, വാതകത്തിൻ്റെ സാന്ദ്രത കണ്ടെത്തുന്നതിന്, പീസോ ഇലക്ട്രിക് ക്രിസ്റ്റലിൻ്റെ ഉപരിതല ശബ്ദ തരംഗ ആവൃത്തിയെ ഡ്രിഫ്റ്റിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. ഉപരിതല അക്കോസ്റ്റിക് വേവ് (SAW) ഗ്യാസ് സെൻസർ ഒരു തരം മാസ് സെൻസിറ്റീവ് സെൻസറാണ്. കൂടാതെ, ക്വാർട്സ് ക്രിസ്റ്റൽ മൈക്രോബാലൻസ് ഗ്യാസ് സെൻസർ SAW സെൻസറിന് സമാനമായ തത്വത്തിലാണ് പ്രവർത്തിക്കുന്നത്, അതിനാൽ ഇത് മാസ് സെൻസിറ്റീവ് സെൻസറിൻ്റേതാണ്. മാസ് സെൻസിറ്റീവ് സെൻസറിന് തന്നെ ഗ്യാസ് അല്ലെങ്കിൽ നീരാവി സെലക്റ്റിവിറ്റി ഇല്ല, കൂടാതെ ഒരു കെമിക്കൽ സെൻസർ എന്ന നിലയിൽ അതിൻ്റെ സെലക്റ്റിവിറ്റി ഉപരിതല കോട്ടിംഗ് പദാർത്ഥങ്ങളുടെ ഗുണങ്ങളെ മാത്രം ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.

അർദ്ധചാലക കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് ഗ്യാസ് സെൻസർ അർദ്ധചാലക വാതക സെൻസറിനെ ഗ്യാസ് സെൻസറായി ഉപയോഗിക്കുന്നു, കൂടാതെ മെറ്റൽ ഓക്സൈഡ് അർദ്ധചാലക കാർബൺ ഡൈ ഓക്സൈഡ് ഗ്യാസ് സെൻസറിന് വേഗത്തിലുള്ള പ്രതികരണം, ശക്തമായ പാരിസ്ഥിതിക പ്രതിരോധം, സ്ഥിരതയുള്ള ഘടന എന്നിവയുടെ സവിശേഷതകളുണ്ട്.