4.3μm Bandpassfilter

Kontext: Ein multispektraler Infrarot-Flammenmelder, der Brände erkennen und gleichzeitig Fehlalarme durch Strahlungsquellen vermeiden soll, die nicht von einem Brand stammen, beispielsweise Sonnenlicht oder Lichtbögen beim Schweißen.

Verwendung des Filters: Der Filter wird über einem der Einzelsensoren im Detektorarray angebracht, um das einfallende Licht strikt auf das Wellenlängenband 4.3 um zu begrenzen.

Funktion: Sie isoliert die „CO2-Spitze“, also die spezifische Resonanzemissionsfrequenz von heißem Kohlendioxid, das bei der Verbrennung von Kohlenwasserstoffen entsteht.

Ergebnis: Das System erkennt einen Kohlenwasserstoffbrand zuverlässig anhand dieser charakteristischen spektralen Signatur und ignoriert dabei Hintergrundstrahlung, die diesen spezifischen CO2-Emissionspeak nicht enthält.

Kontext: Tragbares Gerät für die Stoffwechselanalyse

Verwendung des Filters: Der Filter ist in die Infrarotsensorbaugruppe integriert, insbesondere in einen nichtdispersiven Infrarotsensor (NDIR), der sich im Atemprobenkanal des Geräts befindet.

Funktion: Der Filter wirkt als schmalbandiger Bandpassfilter, der Infrarotstrahlung bei etwa 4.3 µm (genauer gesagt bei 4.26 µm) selektiv transmittiert. Dies entspricht dem starken Absorptionsmaximum von Kohlendioxidmolekülen (CO2), während andere Wellenlängen geblockt werden.

Ergebnis: Das tragbare Gerät kann damit die Konzentration von CO2 in der ausgeatmeten Atemluft einer Person (VCO2) in Echtzeit präzise messen. Diese Daten sind in Verbindung mit dem Sauerstoffverbrauch für die Berechnung des Stoffwechsels und des Energieverbrauchs der Person entscheidend.

Kontext: Infrarot-Gassensor mit Referenzdetektor

Verwendung des Filters: Der Filter befindet sich direkt vor dem „aktiven“ Detektorelement in einem Doppel-Detektorgehäuse, getrennt vom „Referenzdetektor“, der typischerweise einen ~3.9 µm- oder 4.0 µm-Filter verwendet.

Funktion: Der Filter lässt nur die spezifische Infrarotwellenlänge im Bereich des 4.3 µm Absorptionsbandes passieren, in dem das Zielgas (CO2) Energie absorbiert. Dadurch entsteht ein effektiver „Messkanal“.

Ergebnis: Durch den Vergleich des Signals dieses bei 4.3 µm gefilterten Detektors mit dem Signal des Referenzdetektors, der nicht vom Gas beeinflusst wird, kann der Sensor die Gaskonzentration mit hoher Stabilität bestimmen und dabei die Alterung der Lichtquelle oder Staubansammlungen automatisch kompensieren.