基于红外传感器的CO2测量装置.pdf

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1、2011年第30卷第ll期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)115基于红外传感器的CO2测量装置王莉，陈小平(苏州大学电子信息学院。江苏苏州215021)摘要：根据Beer—Lambert定理和红外吸收原理，研究了红外传感器的工作原理，设计了一种CO气体体积分数测量装置。简要说明了整个装置的架构，硬件设计和软件程序设计。并利用Matlab对体积分数在0％-20％之间的测量数据进行了拟合，相关系数在0．98以上。该测量装置可对CO。体积分数进行实时准确的测量，稳

2、定性好、体积小。关键词：CO。体积分数；红外传感器；MSP430中图分类号：TP212文献标识码：B文章编号：1000-9787(2011)11-0115-03CO2measuringdevicebasedoninfraredsensorWANGLi，CHENXiao-ping(SchoolofElectronicsandInformation，SoochowUniversity，Suzhou215021，China)Abstract：Theworkingprincipleofinfraredsensorsisst

3、udiedandagasyoluInefractionmeasuringdeviceforCO2isdesigned，accordingtOBeer—Lambertlawandinfraredabsorptionprinciple．Abriefdescriptionofthewholearchitectureofthedeviceisillustrated，includingthedesignofhardwareandsoftware．Matlabisusedtofitmeasurementdatasofvolum

4、efractionrangesfrom0％～20％．thecorrelationcoefficientachievesabove0．98．ThisdevicecanmeasurethevolumefractionofCO2accuratelyinrealtime，andhasgoodstabilityandsmallinsize．Keywords：CO2volumefraction；infraredsensor；MSP4300引言程度就不同。因此，不同波长的红外辐射依次照射到样品CO是大气的重要组成成分之一，与人们

5、的生活生产物质时，某些波长的辐射能被样品物质选择吸收而变弱，产密不可分，生活的许多领域都需要提供实时准确的CO气生红外吸收光谱，故当知道某种物质的红外吸收光谱时，便体体积分数的相关数据⋯。目前，国内生产和使用的CO能从中获得该物质在红外区的吸收峰。同一种物质不同气气体传感器主要是固体电解质式、电导变化型厚膜式等，这体体积分数时，在同一吸收峰位置会有不同的吸收强度，吸些传感器存在许多不足之处：对气体的选择性差，易出现误收强度与气体体积分数呈正比关系。通过检测气体对光的报，需要频繁校准，寿命也较短。国内现行的红外CO分

6、波长和强度的影响，便可以确定气体的体积分数J。析仪不仅价格昂贵，而且体积大、质量重J。本文所介绍的CO测量装置采用的红外传感器是国本文所要介绍的CO测量装置是采用Beer-Lambert定外PerkinElmer厂家生产的PYS3228一TC—G2，该传感器利理和红外吸收原理作为电路设计的理论依据，将红外传感用红外吸收光学原理制作而成，具有参考通道和测量通道，器应用于CO。气体体积分数测量装置中，保证了测量装置是一种双路探测器，如图1(a)所示。具有灵敏度高、抗干扰能力强、选择性好等特点。在设计当一束波长为A，光强

7、为，n(cd)的单色平行光射向时，尽可能地简化电路，对电路PCB进行合理的布局，使测CO和空气的混合气室时，由于气室中的样品在A处具有量装置的测量精度高，体积小。本装置具有较高的应用价吸收线和吸收带，因此，光会被混合气体吸收一部分，如值。图l(b)所示。根据Beer—Lambert定理，气室出射光的强度1CO：检测原理为’CO气体传感器主要是根据红外吸收原理工作的。气I=lexp(一KcL)，体的吸收光谱会随物质的不同而存在差异，不同气体分子式中，为气体吸收后的光强；，m为气体吸收前的光强；K的化学结构不同，就导致

8、了对不同波长的红外辐射的吸收为吸收系数；C为气体体积分数；为气室的长度J。收稿日期：2011-03-22l16传感器与微系统第30卷该传感器采用双通道结构，其中，测量通道所输出的信4只三极管控制LED+和LED一轮流产生一个+5V的脉冲号与c0。气体体积分数相关，而参考通道中所输出的信号信号，用来控制红外灯的闪烁，利用脉冲信号调制光源，在几乎不会受到被测气体