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¿Necesitas una lista de comprobación de cinco puntos para combinar emisores y detectores de infrarrojos?

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Hemos convertido los cinco primeros puntos de nuestra lista de comprobación para la selección de emisores y detectores de infrarrojos en una breve presentación de diapositivas con el fin de destacar los aspectos fundamentales de una combinación eficaz de emisor y detector en la detección de gases mediante IRND, incluyendo la definición del gas objetivo y la superposición espectral.

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Es un breve avance, pero estas decisiones iniciales tienen un gran impacto en la calidad de la medición y el rendimiento del sistema.
Encontrarás la entrada completa del blog en los comentarios, donde se describe paso a paso todo el proceso, además de un PDF descargable que te ayudará a seguirlo.

Optimización de la detección de gases mediante NDIR: adaptación de emisores de infrarrojos y detectores piroeléctricos
El montaje de un sensor de gases NDIR piroeléctrico eficaz implica mucho más que la simple combinación de unos cuantos componentes disponibles en el mercado. El rendimiento, la precisión y la fiabilidad de los sensores de gas por infrarrojos no dispersivos (NDIR) dependen en gran medida de lo bien que se adapten el emisor de infrarrojos y el detector piroeléctrico al gas específico que se está midiendo.
Ese proceso de adaptación puede resultar más complejo de lo que parece a primera vista. Para lograr una detección fiable, ambos componentes deben seleccionarse teniendo en cuenta el comportamiento de absorción del gas, así como los requisitos ópticos, térmicos y a nivel de sistema de la aplicación. Utilizando la monitorización del dióxido de carbono (CO₂) como caso práctico, esta guía explica los principios fundamentales que subyacen a una combinación eficaz de emisor y detector e incluye al final una lista de comprobación en formato PDF descargable.

1) Identificar el gas objetivo y su longitud de onda de absorción
El primer paso para diseñar un sensor de gas NDIR piroeléctrico eficaz es definir el gas que se desea medir, ya que esa elección determina el resto del diseño del sistema. En la detección NDIR, cada gas absorbe la radiación infrarroja en longitudes de onda específicas, por lo que el emisor y el detector deben adaptarse al comportamiento de absorción del gas objetivo.

Tomando el CO₂ como ejemplo, la banda de absorción principal se sitúa en torno a los 4,26 µm, lo que significa que el sistema de detección debe diseñarse para generar, transmitir y detectar radiación en esa región del espectro. Si la longitud de onda objetivo no se identifica correctamente desde el principio, el diseño general del sensor estará desalineado desde el inicio.
2) Elegir un emisor de infrarrojos con solapamiento espectral

Una vez conocidos el gas objetivo y la longitud de onda de absorción, el siguiente paso es elegir un emisor de infrarrojos que produzca suficiente radiación en el rango espectral pertinente. El requisito clave no es solo una salida amplia, sino una salida significativa en la longitud de onda en la que el gas absorbe.

En este ejemplo del CO₂, el emisor debe proporcionar una radiación intensa y utilizable en torno a los 4,26 µm. El JSIR350-4-AL-R-D6.0-N2-A2 es un ejemplo adecuado, ya que su rango de emisión se extiende ampliamente desde aproximadamente 2 hasta 15 µm, lo que incluye la región de absorción del CO₂ descrita anteriormente. Sin embargo, una amplia superposición por sí sola no es suficiente si la intensidad en la longitud de onda objetivo es demasiado baja para permitir una detección fiable.

3) Elegir un detector de infrarrojos con el filtro adecuado
Tras seleccionar el emisor, hay que elegir el detector de modo que su filtro óptico se alinee con el pico de absorción del gas. En un sensor NDIR piroeléctrico, el detector no responde simplemente de la misma manera a toda la radiación infrarroja entrante; el filtro determina qué parte del espectro llega al elemento sensor.

Para este ejemplo, el PS2x4C2-A-U-S1.5-Kr-E1/D2 es un detector adecuado, ya que la configuración de su filtro está diseñada para alinearse con la banda de absorción del CO₂ y con la salida del emisor. Esta combinación es importante porque el rango de sensibilidad del detector debe coincidir tanto con la radiación producida por el emisor como con la región de longitudes de onda en la que el gas objetivo absorbe.
4) Comprobar la longitud de onda central del filtro
Un filtro de detector bien adaptado debe estar centrado muy cerca de la longitud de onda de absorción del gas objetivo. En el caso del CO₂, un filtro centrado cerca de los 4,265 µm es una buena opción, ya que se alinea estrechamente con el pico de absorción del gas.

En el caso del PS2x4C2-A-U-S1.5-Kr-E1/D2, la especificación del filtro es de 4265 ± 25 nm, lo que lo sitúa adecuadamente en la región de absorción del CO₂. Este tipo de alineación es uno de los principios más importantes en el diseño de los detectores NDIR, ya que el espectro del emisor, la banda de absorción del gas y el filtro del detector deben solaparse en la misma región útil.

5) Comprobar el ancho de banda y las tolerancias
El ancho de banda del filtro también debe revisarse cuidadosamente, ya que afecta tanto a la selectividad como a la intensidad de la señal. Un ancho de banda medio más estrecho mejora la selectividad del gas, mientras que uno más amplio permite que pase más energía infrarroja y puede mejorar el nivel de señal utilizable.
Para el detector de este ejemplo, el ancho de banda medio es de 120 ± 10 nm, lo que representa un equilibrio práctico entre aislar la firma del CO₂ y permitir que llegue suficiente radiación al elemento sensor. Las tolerancias también son importantes, ya que las variaciones reales de fabricación en la CWL (longitud de onda central) y el HBW (ancho de banda medio) pueden influir en el comportamiento real del sensor, incluso cuando las especificaciones nominales parecen ideales sobre el papel.

Lee la entrada completa del blog y descarga el PDF aquí...
https://www.microhybrid.com/en/blog/post/Optimizing-NDIR-Gas-Sensing-Matching-IR-Emitters-and-Pyroelectric-Detectors