具有温度补偿的非分光红外CO_(2)传感器设计

作     者：刘灿 靳长明 谭秋林 张磊 张雅楠 Liu Can;Jin Changming;Tan Qiulin;Zhang Lei;Zhang Yanan

作者机构：中北大学电子测试技术重点实验室山西太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051 

基　　金：科技部重点研发计划(2019YFB2005704) 山西省留学人员科技活动择优资助项目(20210011) 国家自然科学基金创新研究群体项目(51821003) 山西省应用基础研究计划青年项目(20210302124274) 山西省“1331”重点学科建设项目 

出 版 物：《红外与激光工程》 (Infrared and Laser Engineering)

年 卷 期：2022年第51卷第3期

页      码：184-190页

摘      要：近年来,温室效应愈发明显,环境二氧化碳(CO_(2))浓度增加带来的副作用严重影响了人们的生产生活。目前,商业化的CO_(2)传感器体积较大,便携化、高精度、模块化等方面不尽人意,设计了一种基于热释电的非分光红外法(NDIR) CO_(2)浓度测量系统,主要分为气室结构设计、信号电路设计、软件控制设计与数据处理四个部分。气室结构设计方面采用单通道结构设计,并对气室进行了光学仿真,最终确定了气室的尺寸,有效提高了系统的测量精度。信号电路设计方面设计了一种基于差分方式的小信号放大电路,将有效信号从噪声中提取并放大,提高分辨率。软件控制设计方面应用数字滤波算法,滤除干扰与杂波,提取数据中的有效值,提高信噪比。数据处理方面,搭建CO_(2)气体测试平台,通过温湿度与峰峰值补偿公式补偿温度对峰峰值产生的影响,再使用25℃下曲线拟合法计算气体浓度值,最终通过串口输出。经过测试,该系统测量范围为5%,相对误差值在1500 ppm以内,能够满足防火报警、矿下监测等场合的安全测试需求。

主 题 词：非分光红外(NDIR) 气室光学仿真 信号处理电路 温度补偿浓度算法 

学科分类：0830[工学-生物工程类] 08[工学] 080401[080401] 0804[工学-材料学] 080402[080402] 0835[0835] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/IRLA20210746

馆 藏 号：203109724...