تركيز ثاني أكسيد الكربون المذاب في الماء يمكن تحويلها إلى إشارات قابلة للقياس من خلال عملية فيزيائية كيميائية - الآليات الأساسية يمكن تقسيمها إلى نوعين : الكهروكيميائية والبصرية الأساليب .
الكيمياء الكهربائية : رد فعل ايون المحتملة / تحويل الإشارات الحالية
الكهروكيميائية الاستشعار على أساس قياس تركيز أيون الاختلاف الناتجة عن التفاعل بين المشارك ₂ بالكهرباء . على سبيل المثال ، يمكن أن تشمل درجة الحموضة الاستشعار الكهربائي ، القطب المرجعي و co ₂ انتقائية غشاء . رد فعل يحدث عندما co ₂ جزيء يخترق غشاء انتقائي في المنحل بالكهرباء :
CO₂+H₂O⇌H₂CO₃⇌H⁺+HCO₃⁻
ح ⁺ ⁺ تركيز ثاني أكسيد الكربون التي تنتجها رد فعل لوغاريتمي ، ودرجة الحموضة حساسة الكهربائي النواتج إشارة محتملة من خلال الكشف عن تغيير ح ⁺ تركيز ( أي تغيير قيمة الرقم الهيدروجيني ) . القطب المرجعي يوفر إشارة مستقرة المحتملة لضمان دقة الكشف . المدمج في رقاقة من أجهزة الاستشعار يمكن تحويل الإشارات المحتملة إلى قيمة تركيز ثاني أكسيد الكربون الذائبة مع دقة تصل إلى ± 1 جزء في المليون .
الطريقة الحالية الاستشعار يولد إشارة الحالي يتناسب مع التركيز من خلال التحليل الكهربائي المشارك ₂ على سطح العمل الكهربائي . على سبيل المثال ، تم تخفيض CO ₂ في أقطاب التشغيل إلى CO :
CO₂+2H CO₂+2e CO₂+H₂O
كثافة التيار الكهربائي الناجم عن رد الفعل مباشرة يعكس تركيز CO ̀ ، مع دقة أعلى ( ± 0.5ppm ) ، ولكن المنحل بالكهرباء يحتاج إلى استبداله بانتظام ، والتي تستخدم على نطاق واسع في الطب الحيوي وغيرها من متطلبات عالية الدقة المشهد .
الطرق البصرية : امتصاص الضوء و للتبريد مضان
البصرية وأجهزة الاستشعار المستخدمة للكشف عن امتصاص أو للتبريد مضان خصائص محددة الطول الموجي للضوء . غير مشتت الأشعة تحت الحمراء ( ندير ) الاستشعار قياس كثافة امتصاص الأشعة تحت الحمراء من شركة ₂ 4.26 μ m ، كثافة التوهين و تركيز شركة ₂ علاقة خطية ، دقة يمكن أن تصل إلى ± 0.5 جزء في المليون ، زمن الاستجابة حوالي 60 ثانية ، ومناسبة للأغذية والمشروبات ، والرصد البيئي ، وغيرها من المشاهد .
للتبريد مضان الاستشعار يعتمد على التبريد تأثير المشارك على المواد الفلورية . كاشف مضان ( مثل الروثينيوم المجمعات ) المغلفة على سطح مسبار الفلورسنت تنبعث الضوء الأحمر تحت الإثارة من الضوء الأزرق ، مضان الحياة تقصير بعد co ₂ جزيء جنبا إلى جنب مع كاشف . هذا الأسلوب لديه سرعة استجابة سريعة ( < 30 ثانية ) ، لا تحتاج إلى صيانة ، ولكن أقل دقة ( ± 1 جزء في المليون ) ، من السهل أن تكون منزعجة من ضوء قوي ، هو مناسبة لأنّ كشف المحمولة ، الزراعة بدون تربة زراعة دينامية المشهد .
العوامل البيئية واستراتيجيات التحسين
درجة الحرارة ، الضغط و تكوين المياه تؤثر على أداء أجهزة الاستشعار . ارتفاع درجة الحرارة يمكن أن تزيد من سرعة رد الفعل وحل المشارك ₂ معظم أجهزة الاستشعار المدمج في التعويض درجة الحرارة وحدة تصحيح الخطأ . ارتفاع ضغط المياه يمكن أن تزيد من ذوبان المشارك ₂ بعض النماذج تحتاج إلى تعويض مع استشعار الضغط . التعكر أو التلوث النفطي قد تحجب مسار الضوء من أجهزة الاستشعار البصرية أو تلوث الكهروكيميائية الفيلم .
كل من الأساليب الكهروكيميائية والبصرية لديها مزايا التكلفة المنخفضة ، صغيرة الحجم ، ومناسبة منخفضة التكلفة المشهد . الطريقة البصرية لديها مزايا الاستقرار عالية ، والخدمة الطويلة في الحياة ، عالية الدقة أو على المدى الطويل رصد . في الممارسة العملية ، ينبغي اختيار التكنولوجيا المناسبة وفقا لمتطلبات المشهد ( مثل الدقة ، والتكلفة ، تعقيد الصيانة ) من أجل تحقيق دقة رصد ومراقبة حل CÒ . . . . . . .