界说：红外光学原理的气体传感器是一种依据不同气体分子的近红外光谱挑选吸收特性，运用气体浓度与吸收强度联系（朗伯-比尔Lambert-Beer规律）辨别气体组分并确认其浓度的气体传感设备。
原理：由不同原子构成的分子会有共同的振荡、滚动频率，当其遭到相同频率的红外线照耀时，就会产生红外吸收，然后引起红外光强的改动，经过丈量红外线强度的改动就能够测得气体浓度。
需求阐明的是，振荡、滚动是两种不同的运动形状，这两种运动形状会对应不同的红外吸收峰，振荡和滚动自身也有多样性，因而一般情况下一种气体分子会有多个红外吸收峰。
依据单一的红外吸收峰方位只能断定气体分子中有什么基团，准确断定气体品种需求看气体在中红外区全部的吸收峰方位即气体的红外吸收指纹。
在已知环境条件下，依据单一红外吸收峰的方位能够大致断定气体的品种。因为在零下273摄氏度即肯定零度以上的全部物质都会产生红外幅射，红外幅射与温度正相关，因而，同催化元件相同，为消除环境温度改动引起的红外幅射的改动，红外气体传感器中会由一对红外探测器构成。
一个完好的红外气体传感器由红外光源、光学腔体、红外探测器和信号调度电路构成。
红外吸收原理只能测不同原子构成的分子。因为同一分子内部运动的多样性使其具有多种不同的振荡频率和滚动频率，因而，对红外吸收的分子会有不同个吸收峰。别的，具有相同化学键的分子（如水和酒精分子中的氢氧键）会有附近的吸收峰，搅扰由此产生。
为什么红外气体传感器不能丈量氧气、氢气、氮气等由相同原子构成的气体分子？
举例： 月亮和地球、地球和太阳靠万有引力衔接，分子内部原子间靠化学键衔接。假如二者是抱负球体并且没有其它万有引力搅扰则地球轨迹将是圆的，实际上上面两个条件都不建立，因而其轨迹是椭圆的，也便是地球和太阳之间的间隔不断地在短半径和长半径之间转化，即振荡，仅仅振荡周期长达一年，在这个进程中，地球处于短半径点和长半径点时，它和太阳之间的引力是不同的，即能量等级不同。
同理，在分子内部原子间靠化学键衔接，原子间的空间间隔、视点、方向因为电子散布的不均衡而不断产生改动，即振荡、滚动，并且不同的分子会有共同的振荡、滚动频率，当遇到相同频率的红外线照耀时会产生谐振、原子间间隔和电子散布产生改动即偶极距产生改动，红外吸收便是这样产生的（紫外吸收同理）。
以上内容中包括红外吸收的两个基本条件：谐振、偶极距改动，这两个条件一起满意才干产生红外吸收。
氧气、氢气、氮气等由同一种原子构成的分子为什么没有红外吸收峰？两个基本条件：一是气体分子振荡频率与照耀的红外线频率相同，二是偶极距改动。不难了解，第一个条件简略满意，第二个条件无可能性。
相同原子构成的分子正负电荷中心彻底堆叠，即偶极距为零，其成果是电子在分子中的散布是均衡的，以红外光自身的低能量密度特征，其照耀不会改动这种均衡，更不可能使分子电离，即不会导致能量改动。而不同原子构成的分子：以水（蒸气）分子为例，分子中电子的散布倾向氧这端，即微观上水分子中氢那一端呈正电性，氧那一端呈负电性，正负电荷中心是不堆叠的，即偶极矩不为零，这是因为氧招引电子的才能比氢强的原因。
在与水分子振荡、滚动频率相同的红外线照耀时，会使电子在水分子中的散布更倾向氧一端，导致氢和氧的均匀间隔变短，即偶极距变短，能质变高，即水分子遭到红外照耀时会从低能级跃迁到高能级，红外吸收便是这样产生的。
能够简略了解：红外线与相同原子组成的分子相遇时，因为相同原子组成的分子是抱负的弹性球体，两者的相互作用是彻底弹性碰撞，只要能量交流，没有能量转移。不同原子组成的分子与红外线相互作用则有能量转移。因而，红外吸收原理不能测相同原子构成的分子。
非色散红外吸收气体传感器
非色散：白光经过三棱镜会被分为七色光即赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫，这个三棱镜便是一个分光体系，能把七色光分隔。
有分光体系的光学体系即色散型光学体系，无分光体系的光学体系即非色散性。
非色散体系简易、牢靠、细巧、廉价。平常咱们感遭到的白光、紫外、紅外光都是不同频率、波长混组成的光，而单频率、单波长的光即单色光。
前面讲到只要红外线的频率和气体分子振荡、滚动频率相一起才会产生红外吸收，理论上在规划气体传感器时，咱们期望用单色光去照耀气体或许照耀后咱们用设置光栅（滤光片）的方法取得单色光。
非色散红外气体传感器一般由光源、光学腔体、滤光片（光栅）、探测器和信号调度电路构成，在传感器中滤光片和探测器是一体的。
红外气体传感器长处：
1、除了相同原子組成的气体，全部气体都能够测。
2、全量程。
3、传感进程自身不会搅扰传感。
红外气体传感器缺陷：
1、贵重。红外气体传感器本质上是红外幅射导致探测器温度改动进而是电功能改动的温度传感器，传感进程杂乱。
要求体系有如下特征：
光源必须有安稳的红外幅射；光学腔体物理化学性质安稳；滤光片及红外探测器安稳。
这些问题，合理的工艺技术自身能较好的处理，可是制作本钱高，导致价格贵重。
2、挑选性弱。在一般的以宽频红外光源加滤光片加探测器规划中，滤光片自身不能实现抱负的挑选性滤光，因而搅扰尤其是水的搅扰一向存在。
挑选性的问题深层原因在于许多不同的气体分子会有相同的化学键，即有附近乃至堆叠的红外吸收。
3、粉尘、布景幅射、强吸附及气、液、固易产生转化的检测目标都会对检测成果形成影响。
知识弥补：
近红外波长：0.7um~2.0um；
中红外波长：2.0um~15um。
气体吸收峰：每一种气体的吸收峰不止一个，如：甲烷在近红外1.3um，1.65um；中红外2.6um、3.31um，3.43um，6.5um等处都有吸收峰。
激光光源：最接近单色光的光源。
咱们大约简略想到，同一气体分子的振荡、滚动的多样性导致其有多个吸收峰；含有相同化学键的分子会有附近的吸收峰。因而红外传感器的技术发展途径很清楚，单色光源、集成化、微型化、低功耗。
现在最大的问题：近红外区只要单个波长有较廉价的激光器做单色光，并且在近红外区气体吸收较弱。在气体对红外的强吸收区中红外区，激光器制作工艺杂乱，激光资料、理论及器材未有商业价值打破，导致中红外激光器极贵重，这严峻约束了红外气体传感器在杂乱环境下的运用。
在常见的气体中现在二氧化碳是红外原理最强的运用，也是依据节能的最具商业远景的运用，其次是甲烷。
红外气体传感器与其它类别气体传感器如半导体式、电化学式、催化焚烧式等比较具有运用广泛、运用寿命长、灵敏度高、安稳性好、合适气体多、性价比高级一系列长处。其广泛运用于石油化工、冶金工业、工矿挖掘、大气污染检测、农业、医疗卫生等范畴。
