紅外氣體傳感器在光學系統設計中的主要問題

　　高精度紅外氣體傳感器采用紅外發光二極管為光源的氣體傳感器，在光學系統的設計中需要考慮如下五種干擾對測量的影響。
 

　　(1)溫度的影響。發光二極管的發射強度和峰值發射波長是隨溫度變化的，在適中的環境溫度范圍內，波長的位移并不大(<3nm/)，但發射強度的變化卻很明顯。此外，在高精度紅外氣體傳感器中常用的硫化鉛或硒化鉛探測器本身同溫度有很大的相關性，這種相關性一般>1%/31。
 

　　(2)由發光二極管輸出功率波動和探測器響應度變化產生的信號波動。高精度紅外氣體傳感器必須補償在長期連續工作中由于發光二極管輸出功率波動和探測器響應度變化而引起的信號波動141。由于器件加熱，所以發光二極管的輸出基本上與電流成正比，并且隨電流脈沖的寬度和重復速率而變化。
 

　　(3)光譜特性。紅外發光二極管光譜半寬度(FWHM)是在0.13um(峰值波長為2.0μm)至0.64μm(峰值波長在為4.4um)范圍內，這樣的帶寬已超過許多氣體的吸收特征帶寬。作為結果，透過氣體的輻射強度是強烈吸收波長處與微弱吸收波長處的輻射強度之和。所產生的信號因此被沖淡了，并且偏離了Lambert-Beer定律。
 

　　(4)由灰塵和光學元件的磨損而引起的氣室透射率的變化。高精度紅外氣體傳感器長期工作在空氣環境中，盡管可以采用適當的防塵措施，但是還會有一部分細微粉塵進入氣室，并且會沉積在窗口上影響透射比。另外定期清洗氣室，也會造成光學器件的磨損，影響氣室的透光能力。所以在光學系統的設計中，必須考慮由灰塵和光學元件的磨損而引起的氣室透射率的變化對測量的影響。
 

　　(5)探測器的失配問題。采用兩個或兩個以上探測器的系統依賴于所選用探測器各種特性的良好匹配。探測器的失配會導致信號的漂移，帶來測量誤差。例如，同一批生產的PbSe探測器的溫度系數差異就可能大于5%。所以在選用時，必須進行測試和配對。在光學系統的設計中也可以采取適當的措施，消除探測器失配給測量帶來的影響。