Cảm biến CO₂ quang âm nhận khí bằng ánh sáng và âm như thế nào?

Vật lý 11 • Khám phá mở rộng

Cảm biến CO₂ quang âm chiếu ánh sáng hồng ngoại biến thiên theo thời gian vào khí, rồi nhận dao động áp suất do năng lượng hấp thụ tạo ra. Microphone bên trong đo tín hiệu này; hệ thống suy lượng CO₂ theo quan hệ đã hiệu chuẩn. Nó không nghe một tiếng đặc trưng mà CO₂ tự phát sẵn trong phòng. [1]

Ánh sáng làm khí biến đổi

Phân tử có những miền hấp thụ ánh sáng phù hợp. Khi CO₂ hấp thụ năng lượng hồng ngoại được chọn, năng lượng có thể chuyển thành nhiệt trong khí.

Nguồn sáng được điều biến khiến quá trình cấp năng lượng cũng biến thiên. Khí nóng lên và nguội tương đối theo nhịp, tạo những biến đổi áp suất tuần hoàn. Những biến đổi ấy có thể được xem như tín hiệu âm. [1]

Microphone nghe một tín hiệu rất khác tiếng nói

Điểm quan trọng là tín hiệu âm được tạo trong phép đo từ tương tác giữa ánh sáng và khí. Tiếng động bên ngoài không phải đại lượng mà thiết bị dùng để gọi tên CO₂.

Thiết kế phải xử lý tín hiệu nhỏ và các tác động môi trường. Nồng độ không được suy chỉ vì nghe âm cao hay thấp; quan hệ giữa lượng hấp thụ, tín hiệu đo và điều kiện hoạt động cần được hiệu chuẩn.

Một cách đọc hấp thụ ánh sáng

Có loại cảm biến hồng ngoại đo mức ánh sáng còn truyền qua. Loại quang âm đọc đáp ứng của khí sau khi hấp thụ. Cả hai dùng tính chất hấp thụ nhưng chọn đại lượng đầu ra khác nhau. [2]

Nhờ vậy một chip có thể nối ánh sáng, trao đổi năng lượng và áp suất thành đường đo. Điều ấy không có nghĩa máy nhận được mọi chất bằng cùng một nguồn sáng: miền hấp thụ và thiết kế cần phù hợp khí mục tiêu. Cũng không nên gộp số đo CO₂ với mọi chỉ số VOC hay mọi dạng ô nhiễm không khí.

Kết nối với bài học

Bài học nền tảng: Sóng điện từ.

Đọc thêm: Vật dao động tạo ra âm thế nào.

Chương trình Vật lý 11 · Trợ lý AI Ước Mơ Lớn.