紅外發(fā)射器--一般設計考慮因素
堅固的發(fā)光燈絲設計為專利雙蜿蜒式，即使在運行期間也能增加機械穩(wěn)定性，并提高電阻。通常情況下，電阻從 1Ω 左右提高到 10Ω。這樣，光源只需 2.5 瓦的電力就能提供高達 1 瓦的光功率。推薦的驅動電路如圖 15 所示.
Fig. 1: 采用 Infrasolid GmbH 專利的雙蜿蜒設計，提高了電阻率
采用 TO 封裝的 Infrasolid 熱紅外輻射器的高輸出功率是通過以下三項創(chuàng)新技術實現(xiàn)的：
1. 專利涂層技術提高了燈絲兩側的發(fā)射率 (Fig. 2)
Fig. 2: 發(fā)射燈絲涂層可提高黑體發(fā)射率，Infrasolid GmbH 已獲得專利--用于燈絲兩側
2. 由于燈絲的兩面都有涂層，因此輻射元件的面積增加了一倍，背面的輻射通過外殼底部特殊設計的反射器傳輸?shù)秸妗?/b>
3. 發(fā)射出的紅外輻射總量通過設計成溫斯頓錐形的第二個反射器進一步準直，從而提高了探測器一側的總功率 。
Fig. 3: Infrasolid 的 TO-8 封裝設計，不含溫斯頓錐形反射器
Fig. 4: TO-8 外殼中的最高功率熱發(fā)射器，使用雙涂層燈絲和兩個反射器（底部反射器和溫斯頓錐形準直器）。
與市場上的其他發(fā)射器相比，Infrasolid 的 TO-8 紅外源可提供最高的傳感器信號。圖 5 比較了帶 CaF2 濾波器的 TO-8 封裝紅外輻射器的光輸出功率。此外，由于 Infrasolid 發(fā)射器的穩(wěn)定光輸出及其獲得專利的紅外發(fā)射器設置，傳感器噪聲信號可降低 2 倍。這極大地增強了傳統(tǒng)NDIR裝置的性能。
Fig. 5: 帶 CaF2 濾波器的 TO-8 封裝紅外發(fā)射器的光輸出功率
Fig. 6比較了在典型的NDIR氣體傳感器設置（4 通道探測器，200 毫米光路長度）中，TO-8 封裝的封裝紅外發(fā)射器（2.5 W 輸入功率，5 Hz 調(diào)制頻率）在不同波長下的傳感器信號。特別是在分析六氟化硫(SF6)時，10.5 µm 左右的中紅外范圍非常重要，這也是 Infrasolid TO8 發(fā)射器的最大優(yōu)勢。
Fig. 6: NDIR裝置中封裝紅外發(fā)射器的性能比較。.
應用
利用 Infrasolid 的專利技術和創(chuàng)新，可以制造出 TO-8 紅外光源，其紅外發(fā)射功率比市場上任何其他熱輻射 TO-8 光源都要高出 500%。
NDIR 氣體分析
創(chuàng)新的熱紅外輻射器為工業(yè)應用（例如近紅外氣體分析系統(tǒng)）帶來了許多好處。通常，這種近紅外系統(tǒng)由三個基本組件組成：
氣體混合物流經(jīng)的比色皿或氣室、檢測吸收過程后輻射強度變化的傳感器，當然還有發(fā)射寬帶紅外信號的紅外輻射源。紅外輸出功率越高，檢測到的信號就越準確。此外，兩個反射器，一個是溫斯頓錐形準直器，可提供更集中的光束，減少比色皿內(nèi)的再反射，為檢測元件提供最大信號。隨著 4 通道、8 通道甚至 16 通道探測器的出現(xiàn)，最重要的是紅外光源要為相對較小的探測器區(qū)域提供高光功率。
Fig. 7: NDIR 氣體量測系統(tǒng)
Fig. 7 顯示了一個典型的NDIR裝置，它有一個寬帶高功率紅外光源，使用一個聚焦光束溫斯頓錐形準直器，外殼底部有一個附加反射器，以及一個作為紅外傳感器的多通道紅外探測器。
高輻射功率非常重要，因為多通道探測器的探測器和窗口面積較小，會降低靈敏度和探測率。典型的 4 通道探測器的探測器面積約為 4 平方毫米，窗口面積約為 10 平方毫米。而 8 個通道的探測器面積只有其一半左右。因此，靈敏度和檢測率都有顯著提高。通過 TO-8 內(nèi)徑為 14 毫米的氣室進行輻射，輻射面積約為 154 平方毫米。4 通道探測器的傳感器面積為每個通道 4 平方毫米，這意味著每個通道只能接收到 2.6% 的輻射，而 8 通道探測器則不到 1.3%。
紅外光譜分析
特別是在手持系統(tǒng)中，更高的效率成為一大優(yōu)勢，可減少移動和手持系統(tǒng)的電池消耗。
Fig. 8 顯示了一種移動式傅立葉變換紅外光譜儀，它使用寬帶、高功率紅外發(fā)射器作為紅外源，在寬光譜范圍內(nèi)為傳感器的檢測區(qū)域提供最大能量。
純水及廢水分析 (TOC)
TOC（總有機化合物）分析是一種非特異性測試，這意味著它只是對水中任何有機物中碳含量的測量。所有 EPA（環(huán)境保護局）采用的有機碳分析方法都需要 NDIR 方法。
Fig. 9: 模塊最低量程為 0 ... 20 ppm CO2，用于超純水/飲用水分析儀
燃氣和天然氣分析
紅外氣體傳感器工作臺配有多通道傳感器和兩個獨立的氣體采樣池，可同時測量 CH4、CnHm、CO 和 CO2。
排放監(jiān)測 (CEMS)
使用 TWIN 紅外氣體傳感器可同時測量 CO、NO、SO2 和 CO2，從而在排放監(jiān)測和分析中獲得最佳效果和較寬的動態(tài)范圍。例如（Fig. 10），紅外氣體傳感器還可連接其他傳感器（EC、TCD）。
Fig. 10: 極低 ppm 值、寬范圍雙紅外工作臺示例
呼氣診斷
現(xiàn)代呼吸氣體分析儀（如用于肺功能診斷）需要快速響應時間和高分辨率的 CO 和 CO2。它們使用最低濃度的 CH4 作為參考氣體。因此，不需要額外的傳感器
Fig. 12: 現(xiàn)代呼吸氣體分析儀模塊示例
變壓器氣體診斷
現(xiàn)代光學傳感器支持變壓器和有載分接開關故障氣體監(jiān)測應用。可在線檢測低濃度的一氧化碳、甲烷和乙烯（乙炔）。
Fig. 13: 先進變壓器診斷模塊示例
碳硫元素分析
現(xiàn)代燃燒分析儀是快速、精確、同步測定各種固體物質(zhì)中碳和硫含量的理想選擇。
Fig. 14: 先進燃燒分析儀工作臺示例
