Sensorização Foto Acústica NDIR

Sensorização Foto Acústica NDIR

A deteção foto acústica por infravermelhos não dispersivos (NDIR) é uma tecnologia híbrida que combina os princípios da espectroscopia foto acústica e das técnicas NDIR para detetar e medir a concentração de gases. Esta tecnologia melhora os métodos NDIR tradicionais, ao incorporar mecanismos de deteção foto acústica, aumentando a sensibilidade na deteção de gases.

A técnica de deteção foto acústica NDIR faz uso de um fenómeno físico único. Na Figura 1 podemos observar a configuração do sensor e notar que o sensor foto acústico NDIR possui uma fonte de infravermelhos que é modulada a uma frequência específica.

A radiação infravermelha modulada passa por um filtro ótico, garantindo que apenas os comprimentos de onda absorvidos pelo gás-alvo chegam à amostra de gás (ex.: 4,2 μm para CO2).

Quando o emissor de infravermelhos pulsa, as moléculas de CO2 absorvem a radiação periodicamente. Isto provoca uma vibração molecular que resulta numa onda de pressão dentro da câmara de medição. Por exemplo, quanto maior a concentração de CO2, mais radiação é absorvida, e assim maior se torna a amplitude desta onda acústica.

Um microfone altamente sensível colocado dentro da câmara de gás mede as ondas acústicas, a partir das quais a concentração de gás pode ser calculada.

A capacidade de processamento de sinal permite que o sensor mantenha uma elevada precisão mesmo em ambientes desafiantes com potenciais interferências ou ruídos.

 

 

 

Razões para usar a deteção foto acústica NDIR

A principal vantagem da deteção foto acústica NDIR em comparação com outras tecnologias é a alta sensibilidade, detetando concentrações muito baixas de gases. Isto torna a tecnologia adequada para a análise de gases traço.

Ao contrário dos sensores NDIR transmissivos, por exemplo, que medem a quantidade de luz transmitida através de uma amostra de gás, os sensores foto acústicos NDIR detetam a energia absorvida pelas moléculas de CO2.

Esta diferença fundamental na deteção oferece ainda outros tipos de benefícios, como a robustez mecânica e uma significativa redução de tamanho.

 

Deteção personalizada para várias aplicações

A tecnologia pode ser ajustada para detetar gases específicos, escolhendo apenas filtros óticos e frequências de modulação apropriados. Os sensores foto acústicos NDIR são compactos e adequados para várias aplicações.

Atualmente, estes sensores são usados em:

• Monitorização Ambiental: medição de gases atmosféricos como CO2 (dióxido de carbono), CH4 (metano) e NO x (óxido de azoto) para monitorizar a qualidade do ar e as concentrações de gases de efeito estufa.
• Segurança Industrial: deteção de gases perigosos em ambientes industriais para garantir a segurança dos trabalhadores.
• Diagnóstico Médico: monitorização não invasiva de gases como CO (monóxido de carbono) e CO2 na análise respiratória.
• Emissões Automóveis: monitorização de gases de escape para garantir a conformidade com os padrões de emissões.

Embora a deteção de CO2 seja a sua principal aplicação, o princípio foto acústico NDIR pode ser adaptado para detetar outros gases, com a devida seleção de filtros óticos e frequências de modulação.

Esta versatilidade torna a tecnologia foto acústica NDIR uma plataforma promissora para sistemas de análise multi-gás em vários campos.

 

Inovação com a deteção fotoacústica NDIR

A deteção foto acústica NDIR combina as forças da espectroscopia foto acústica e dos métodos NDIR, resultando numa ferramenta poderosa para a deteção precisa e sensível de gases em vários campos.

A Tekon Electronics integra sensores foto acústicos NDIR para monitorizar os níveis de CO2 nos transmissores DUOS inAir e DUOS inCO2. Estas soluções são importantes, já que o CO2 é um indicador chave para monitorizar a qualidade do ar interior (IAQ), e níveis elevados afetam o desempenho cognitivo e o bem-estar.

A Tekon Electronics continua a reafirmar a sua contribuição para a inovação, fornecendo soluções IoT competitivas e distintivas.

Junte-se a nós nesta jornada rumo a um futuro mais inteligente e conectado!

Sensirio. What types of NDIR sensors exist and how do they work?. https://sensirion.com/media/documents/9E7DA521/627C2C8D/CD_IN_SCDxx_Transmissive_and_photoacoustic_NDIR_sensing_D1.pdf

AirGradient. Low Cost CO2 Sensors Comparison: Photo-Acoustic vs NDIR. https://www.airgradient.com/blog/co2-sensors-photo-acoustic-vs-ndir/

SparkFun Electronics. Carbon Dioxide Sensing: PAS vs NDIR vs TVOC. https://www.sparkfun.com/news/8952

Sentera Controls. What are the advantages of photoacoustic NDIR CO2 sensors? https://www.sentera.eu/en/faq/a/what-are-the-advantages-of-photoacoustic-ndir-co2-sensors/1074

S. Palzer. Photoacoustic-Based Gas Sensing: A Review. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7248969/

D. Popa and Florin Udrea. Towards Integrated Mid-Infrared Gas Sensors. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6539445/