紅外發(fā)射器--一般設(shè)計考慮因素
堅固的發(fā)光燈絲設(shè)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(qū)動電路如圖 15 所示.
Fig. 1: 采用 Infrasolid GmbH 專利的雙蜿蜒設(shè)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(shù)實現(xiàn)的：
1. 專利涂層技術(shù)提高了燈絲兩側(cè)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(cè)
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(shè)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(shè)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(cè)的總功率 。
Fig. 3: Infrasolid 的 TO-8 封裝設(shè)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(shè)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(shè)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(yīng)用
利用 Infrasolid 的專利技術(shù)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(yīng)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(yīng)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(guān)故障氣體監(jiān)測應(yīng)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
