Nghiên cứu chế tạo cảm biến NDIR đo khí CO2 dải nồng độ thấp để áp dụng cho điều hòa không khí trong nhà giảm tác động xấu đến sức khỏe con người

240 lượt xem

Tóm tắt

Khí CO₂ không chỉ là tác nhân gây biến đổi khí hậu toàn cầu mà có thể ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người. Gần đây, các nhà khoa học cũng phát hiện ra rằng nếu con người bị phơi nhiễm trong thời gian dài với khí CO₂ ngay ở vùng nồng độ thấp (lân cận 5000 ppm) đã có thể gây ảnh hưởng xấu đến sức khỏe thần kinh của con người. Điều này hiện càng được quan tâm là do cuộc sống hiện đại con người thường xuyên sống trong môi trường có không gian kín, kém thông khí giữa môi trường trong nhà và ngoài trời (ví dụ như lớp học, nhà chung cư, văn phòng,…). Khí CO₂ vùng nồng độ thấp này dễ gặp phải có nguyên nhân từ các nguồn phát thải như hơi thở của con người sống trong đó, từ bếp nấu ăn,... Nguy hiểm hơn, ở vùng nồng độ CO₂ thấp con người không có khả năng tự nhận biết và không có biểu hiện triệu chứng cấp tính khi bị phơi nhiễm, do khí CO₂ là không màu, không mùi và không vị, nó gây những tác động một cách âm thầm, lâu dài và từ từ. Ảnh hưởng của khí CO₂ vùng nồng độ thấp tới sức khỏe con người, đặc biệt đối với trẻ nhỏ hoặc người có thể trạng yếu, có thể liên quan đến bệnh về hô hấp, máu, thận, xương, thần kinh, giảm hiệu quả trong học tập và lao động. Bài báo này trình bày nghiên cứu chế tạo cảm biến đo khí CO₂ theo nguyên lý hấp thụ hồng ngoại cho đo vùng nồng độ thấp (0 ¸ 10.000 ppm) để đáp ứng cho áp dụng trong hệ thống tự động giám sát và điều hòa nồng độ khí CO₂ trong nhà. Cảm biến khí CO₂ được thiết kế và chế tạo theo cấu hình không tán sắc (NDIR) sử dụng đầu thu hồng ngoại hai kênh. Cảm biến cũng được thiết kế mà không cần thêm bơm mẫu khí vào buồng đo khi sử dụng lớp gốm xốp để khí trong môi trường tự động khuếch tán vào/ra buồng đo. Cảm biến chế tạo cho độ phân giải tốt có thể đạt 2 ppm, giới hạn phát hiện (LoD) đạt 0,5 ppm và độ lệch chuẩn đạt 10 ppm.