CO2是能量与生命循环过程中的重要媒介，在大气、工业过程、生物体内大量存在，但10ppm以下浓度的CO2稳定分析一直是国内气体分析领域的难题，市场中得到广泛认可的10ppm以下量程二氧化碳分析仪主要由国外厂家提供，国内相关产品在稳定性、零点漂移、使用体验等方面还有一定差距。为此我们在前期GFC红外产品研发的基础上，通过反射镜镀膜保护、光路优化、空气背景隔绝、温度补偿策略等方面下功夫，又经过近一年时间的努力，推出了这款Wind-CO2-L3型微量CO2分析模组，期望能提高国产红外在10ppm以下微量CO2分析中的应用体验。
1、 原理与特点
本模组采用GFC红外非色散测量原理，采用大功率红外光源、高灵敏度光电探测器和怀特池气室，内置相关轮滤波气室。相关轮滤波气室中包含两个滤波气室，分别封入氮气和高浓度CO2，滤波气室以固定频率进行旋转切光。红外光分别经过滤波气室后进入怀特池气室（测量气室），而后通过滤光片到达探测器。红外光透过氮气滤波气室时作为测量通道，透过CO2滤波气室时作为参比通道。
本模组具有以下特点：
（1）分辨率可达0.01ppm，室温环境下周数据波动约0.1ppm。
（2）模组采用了高精度温度补偿模型，取代了恒温结构，使仪表集成更加简单，也可以适用于便携仪表。
（3）气室内部反射镜镀硬质保护膜，污染时可以进行擦拭维护。
2、测试注意事项
10ppm量程的CO2模组是一种高精度分析模组，测试时需要注意以下事项。
（1）预热问题
尽管模组没有进行恒温，但光源、电路仍会产生热量，因此刚上电需要预热，至少需要30分钟，建议预热2小时以上，使整个模组的温度平衡，否则可能会对结果产生0.1~0.2ppm的影响。
（2）零点吹扫问题
长时间没有使用，如果需要测试零点，建议上电时可以通入零点气，将气室内的空气排干净。特别注意的是标定零点时通氮气或者标气的时间不少于20分钟，或者确保通标气时读数已经稳定，以防气室内气体实际未吹扫到零点而将其标定到零点，这样标定完长时间通零点气或者氮气，读数可能为负值。
（3）背景干扰问题
进行CO2测量时，尽管采用了相关轮滤波降低了干扰性，但高浓度的CH4、CO等气体仍然会产生一定的干扰，对于数个PPM CO2的测量，影响无法忽略，因此在有高浓度CH4等气体存在时，需要注意进行补偿。
3. 测试数据
下面介绍一下测试数据。
（1）线性误差测试
对于0~10ppm的检测模块，分别通入1、3、5、7、9ppm的标气，通气3分钟后记录数据，测试数据如图1所示。最大绝对误差0.05ppm，小于量程的1%FS。
图1 模块线性误差测试数据
（2）分辨率测试
模组上电预热稳定后，通气测试模组的实际分辨率。通过配气机分别配通入1ppm、1.05ppm、1.1ppm、1.15ppm、1.2ppm、1.25ppm、1.3ppm、1.4ppm、1.5ppm、1.6ppm、1.7ppm的气体，检测结果如图2所示，模组实际分辨率优于0.05ppm，纵坐标为浓度值，横坐标为数据点数。
图2模块分辨率测试数据
（3）稳定性
我们将0~10ppm量程的CO2模块在室内自然环境中连续运行7天，期间以200ml/min不间断通入氮气，每天观察数据的波动区间，找出最大最小值，测量结果如图3所示。从实测数据可见，24小时最大最小不超过0.1ppm，模组运行7天最大最小值差为0.13ppm。
图3 用氮气测试模块0点稳定性
将2ppm标气以500ml/min连续通入模块50分钟，测量结果如图4所示。从实测数据看，模块实际最大波动范围为0.05ppm。
图4 用2ppm标气测试模块稳定性
（4）重复性测试
依次通入氮气和10ppm的CO2标气，重复6次，得到的结果如表1所示（采用液氮气化后气体标定的零点）。
表1 重复性测试数据
（5）响应速度测试
测试响应速度，当模组通入7ppm标气稳定后，通入9ppm标气，数据变化趋势如图5所示。横坐标为时间，单位秒，纵坐标为浓度，单位ppm。从数据来看该模块t90响应时间在30S以内。
图7响应时间测试数据
（6）高低温影响测试
将0~10ppm的CO2模块放于温箱中，将温箱的温度设置为25℃，待温度稳定后，通入氮气、5ppm、10ppm和20ppm，记录结果。然后依次将温箱温度设定为7℃、37℃，待温度点稳定后，通入氮气、5ppm、10ppm和20ppm气体，分别记录结果。最后结果如表2所示。可见在7~37℃范围内，最大偏差为0.14ppm。
表2 模块温度影响测试
模组可联系测试试用，联系方式为电话：
13603061003（微信同号）
