非分散红外分析仪设计建模分析和应用

作     者：张猛 刘洋 盛训超 汤玉美 胡源 Zhang Meng;Liu Yang;Sheng Xunchao;Tang Yumei;Hu Yuan

作者机构：中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室安徽合肥230026 合肥中科环境监测技术国家工程实验室有限公司安徽合肥230088 国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室安徽合肥230037 

基　　金：国家重点研发计划(2022YFC3003100) 安徽省重点研究与开发计划(2022a05020019) 中国科学技术大学重要方向培育基金(WK2320000054) 

出 版 物：《光学学报》 (Acta Optica Sinica)

年 卷 期：2024年第44卷第18期

页      码：323-330页

摘      要：阐述了基于气体滤波相关的非分散红外(NDIR)检测技术。首先,依据NDIR技术原理建立仿真模型,利用模型仿真构建系统核心件参数与探测信号之间的关系,得出参考光路和测量光路的光强比值,为后续放大电路设计提供参考。其次,通过系统响应函数评估系统的测量误差最大不超过1×10^(-6),并定量评估外界温度变化对系统造成的误差。外界温度变化10℃会导致反演的CO_(2)气体体积分数最大变化约为9×10^(-6),研究表明,为了保证仪器的精度和漂移要求,对长光程测量气室进行控温是必要的。所研制的NDIR分析仪使用模拟参数,并采用恒温技术将测量气室的温度控制在(45±0.1)℃,NDIR分析仪的测试结果表明,仪器检出限达到0.075×10^(-6),示值误差为0.19%,精密度(相对标准偏差)为0.11%,24 h内零点漂移低于0.033%ξ_(FS)(ξ_(FS)为满量程),且量程漂移也低于0.3%ξ_(FS)。NDIR技术测试结果和激光技术测试结果显著相关,其线性拟合度R^(2)为0.94。实际设计的仪器测试结果表明,该仿真方法具有一定的应用价值。

主 题 词：光学设计 非分散红外技术 温度控制 检出限 漂移 

学科分类：070207[070207] 07[理学] 08[工学] 0803[工学-仪器类] 0702[理学-物理学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/AOS231980

馆 藏 号：203143528...