Сенсори концентрації діоксиду вуглецю

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.advisorВерцанова, Олена Вікторівна
dc.contributor.authorБоженко, Максим Денисович
dc.date.accessioned2025-05-28T12:13:13Z
dc.date.available2025-05-28T12:13:13Z
dc.date.issued2025
dc.description.abstractЗ огляду на зростання концентрації CO₂ у довкіллі та потребу в контролі якості повітря, розробка ефективних сенсорів цього газу є надзвичайно важливим завданням. Вуглекислий газ (CO₂) — безбарвний, газ без запаху і його концентрація відіграє ключову роль у промислових процесах, кліматичних змінах та системах підтримки життєдіяльності, зокрема при контролі мікроклімату в приміщеннях. У цій роботі проведено всебічний аналіз методів вимірювання рівня CO₂ за допомогою сучасних сенсорних рішень на мікроелектронній основі. Розглянуто два провідні підходи: недисперсійна інфрачервона (NDIR) і фотоакустична (PAS) спектроскопія. NDIR-сенсори є найбільш поширеними у вимірюванні CO₂; вони працюють на основі оцінки поглинання інфрачервоного випромінювання молекулами CO₂, що прямо пропорційне їх концентрації. Сенсори на основі PAS використовують фотоакустичний ефект: періодично модульоване інфрачервоне світло викликає акустичні коливання у газі, які детектуються мікрофоном. Такі пристрої забезпечують високу чутливість та широкий динамічний діапазон вимірювань CO₂. Розглянуто також інші типи сенсорів, зокрема метал-оксидні та електрохімічні, а також методи підвищення їх селективності та стабільності роботи. Практична частина роботи включає розробку та налагодження прототипу системи моніторингу концентрації діоксиду вуглецю в повітрі приміщення. Запропоновано алгоритми калібрування сенсора та обробки вимірювальних даних, що дозволяють покращити точність і надійність результатів. За результатами експериментів встановлено, що розроблена система забезпечує відтворювані результати у діапазоні концентрацій від кількох сотень до кількох тисяч ppm з похибкою не більше кількох відсотків. Окремо розглянуто перспективи інтеграції CO₂-сенсорів в Інтернет речей (IoT) та «розумні будинки», де контроль якості повітря є важливою складовою безпеки і комфорту. Сучасні тенденції спрямовані на створення мініатюрних сенсорних модулів з низьким енергоспоживанням та можливістю бездротової передачі даних. Отримані результати підтверджують ефективність використання сучасних технологій вимірювання CO₂ у системах моніторингу якості повітря.
dc.description.abstractotherGrowing atmospheric CO₂ levels and the need for effective air-quality control make the development of reliable CO₂ sensors a pressing task. CO₂ is a colorless, odorless gas whose concentration plays a key role in industrial processes, climate regulation and life-support environments. This thesis presents a comprehensive analysis of modern methods for measuring CO₂ concentration based on microelectronic sensor solutions. Particular attention is given to non-dispersive infrared (NDIR) and photoacoustic spectroscopy (PAS) techniques. NDIR sensors are the most common means of detecting CO₂, they measure the absorption of infrared radiation by CO₂ molecules, which is directly proportional to its concentration. PAS-based sensors use the photoacoustic effect, where modulated infrared light produces acoustic waves in the gas that are detected by a microphone. Such devices can achieve very high sensitivity and a wide dynamic range for CO₂ detection. The thesis also reviews alternative approaches such as metal-oxide and electrochemical sensors, as well as methods to improve sensor selectivity and stability. In the experimental part, an indoor air quality monitoring system prototype was designed and implemented using a CO₂ sensor module. Calibration procedures and signal processing algorithms were developed to enhance measurement accuracy and reliability. Experimental results show that the system provides reproducible measurements over a range of concentrations from several hundred to several thousand ppm, with relative error within a few percent. These results confirm the effectiveness of modern CO₂ sensing technologies for air-quality monitoring and indicate promising prospects for their integration in IoT and smart building applications. Portable implementations also consider low power consumption and miniaturization of sensor modules. Additionally, many designs include wireless connectivity for data transmission in smart systems.
dc.format.extent61 с.
dc.identifier.citationБоженко, М. Д. Сенсори концентрації діоксиду вуглецю : магістерська дис. : 176 Мікро- та наносистемна техніка / Боженко Максим Денисович. – Київ, 2025. – 61 с.
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/73984
dc.language.isouk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорського
dc.publisher.placeКиїв
dc.subjectCO₂-сенсор
dc.subjectвуглекислий газ
dc.subjectконцентрація газів
dc.subjectнедисперсійна інфрачервона спектроскопія
dc.subjectфотоакустична спектроскопія
dc.subjectгазовий моніторинг
dc.subjectякість повітря
dc.subjectмікроелектроніка
dc.subjectкалібрування сенсорів
dc.subjectметал-оксидні сенсори
dc.subjectCO₂ sensor
dc.subjectcarbon dioxide concentration
dc.subjectnon-dispersive infrared (NDIR)
dc.subjectphotoacoustic spectroscopy (PAS)
dc.subjectgas sensor
dc.subjectair quality monitoring
dc.subjectmicroelectronics
dc.subjectsensor calibration
dc.subjectmetal-oxide semiconductor (MOS)
dc.titleСенсори концентрації діоксиду вуглецю
dc.typeMaster Thesis

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Bozhenko_magistr.pdf
Розмір:
1.41 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
8.98 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Магістерські роботи (МЕ)
Магістерські роботи