电调制NDIR传感器信噪比改善方法研究.pdf

《电调制NDIR传感器信噪比改善方法研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、34传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2014年第33卷第8期DOI：10．13873／J．1000-9787(20．14)08-0034-03电调制NDIR传感器信噪比改善方法研究龚江涛(1．成都理工大学信息科学与技术学院。四川成都610059；2．湖南铁道职业技术学院，湖南株洲412001)摘要：介绍电调制非分光红外(NDIR)传感器信噪比改善方法。以煤中微量元素的测试为基础，研究了采用NDIR传感器在测量其中元素所对应的气体浓度中存在的以下问题：光源稳定性对分析结果的影响、温度对试验结果的影响、气室噪声对试验结果的影响以及

2、后期微弱信号处理过程中滤波方法对试验结果的影响等问题，探讨了这些问题可能存在的原因，并有针对性地进行了相应的设计改进和方法优化，使整个测试系统的信噪比有较大提高。关键词：电调制；非分光红外气体检测；信噪比；信号处理中图分类号：TP334．3文献标识码：A文章编号：1000-9787(2014)08-0034-03Resqea．rchoOn~lmpDrovilngmetmhodofSNRofelectricallymodulatedNDIRsensorGONGJiang—tao’(1．CollegeofInformationScienceandTechnology，ChengduUni

3、versityofTechnology，Chengdu610059，China；2．HunanRailwayProfessionalTechnologyCollege，Zhuzhou412001，China)Abstract：IntroducemethodforSNRimprovementofelectricallymodulatednon-dispersiveinfrared(NDIR)sensor．Basedontestoftraceelementsincoal，therearesomeproblemssuchaswhileusingNDIRsensortomeasureelem

4、entcorrespondingtogasconcentration，effectoflightsourcestabilityonanalysisresults，effectoftemperatureontestresults，influenceofgaschambernoiseontestresultsandinfluenceoffilteringmethodinprocessofpostweaksignalprocessingontestresuhsandotherissues，discussreasonsfortheseproblemsmayexist，andmakepoint

5、eddesignimprovementsandoptimizationofmethodarecarriedout，andSNRoftheentiretestsystemisimprovedgreatly．Keywords：electricallymodulated；NDIRgasdetection；signalnoiseratio(SNR)；signalprocessing0引言方式对其进行了处理，取得了一定的效果。近年来，随着人们对汽车尾气的排放、天然气和石油以本文以煤中微量元素的测量为基础，采用NDIR传感及生物能源等为燃料的燃烧控制系统、钢铁等材料中微量器对其中微量元素对应的气

6、体进行测量，对现有的测试过元素的含量测定等领域的关注，气体传感器的研究成为了程中采用的滤波方法进行了优化，对存在的光源的稳定性、热点问题J。而非分光红外(non—dispersiveinfrared，温漂、气室噪声、微弱信号的处理等问题进行了分析，并得到了更为合理优越的解决方案。NDIR)气体传感器是目前研究最深入、应用最广泛的一类，1电调制NOIR传感器气体分析机理传感器的输出信号一般都是微弱信号，因此，如何提高传感当红外光通过待测气体时，气体分子对特定波长的红器的信噪比(SNR)是传感器研制成功与否的重中之重。黄外光有吸收作用，其吸收关系服从朗伯一比尔(Lambert—为勇等人通

7、过实验研究表明，恒温系统可以改善传感器的Beer)吸收定律：设平行入射光的强度为，n，出射光的强度信噪比J，ZdanhewiczEewardM等人的研究结果表明E4J，为，l，气体介质的厚度为，气体的浓度为C，气体的吸收系传感器气室的热噪声和光源的稳定性是噪声的主要来源。数为，则其关系表达式为中南大学王浩宇等人也验证了电源的稳定性对信噪比的影11=loexp(一∑Ci)．(1)响很大，而且通过微弱信号的处理电路和采用数字滤波的收稿日期：2014-01～13