新型光室结构的主流式NDIR呼吸CO2监测系统

作     者：熊涛 高明(指导) Des Gibson David Hutson Xiong Tao;Gao Ming;Des Gibson;David Hutson

作者机构：西安工业大学光电工程学院陕西西安710021 西苏格兰大学薄膜、传感器、成像学院英国佩斯利PA12BE 

基　　金：陆军装备预研项目 陕西省重点实验室项目(17JS052) 

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

年 卷 期：2020年第49卷第6期

页      码：240-248页

摘      要：针对主流式非分散红外(NDIR)呼吸CO2监测系统灵敏度及信噪比低下的问题,提出利用复合抛物面聚光器(CPC)提升监测系统性能的方法。利用ZEMAX模拟光室并优化CPC和常用的圆管聚光器以及锥形聚光器,采用单光源双光路的主流式一体化方法进行监测系统的气室设计,以STM32F100为主控芯片实现硬件系统控制,对具有不同光室结构的监测系统进行CO2浓度标定和实时人体呼吸检测实验,获取其CO2浓度与系统输出信号的对应关系和CO2波形图。结果表明,CPC光室其模拟光学效率为4.3%,比常用的聚光器最高可提升89.77倍;装有CPC的监测系统其灵敏度与信噪比为8.9407、24.65,比装有常用聚光器的系统的灵敏度最高可提升3.811倍、信噪比提升1.926倍;并且安装CPC的系统运行稳定,响应快,能够实时的反应出被测者的呼吸CO2波形图。

主 题 词：呼吸CO2监测 复合抛物面聚光器 非分散红外 光室 

学科分类：081704[081704] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-轻工类] 070302[070302] 0703[理学-化学类] 

核心收录：

D　O　I：10.3788/IRLA20190575

馆 藏 号：203947722...