一种改进型高灵敏红外CO浓度检测方法.pdf

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1、一种改进型高灵敏红外CO浓度检测方法李明勇。等一种改进型高灵敏红外CO浓度检测方法AnImproVedHighIySensitiVeInfraredDetectionMethOdfOrCOCOncentratiOn李明勇兰住石傻左萤启勇白弱弱(中国船舶重工集团公司第七一。研究所，湖北宜昌443003)摘要：针对c0气体对红外光谱吸收系数低、低浓度cO检测难度大的问题，采用非散射红外光谱吸收法，通过电学调制方式，设计了一种改进型高灵敏红外c0浓度检测装置，并给出了光学模块和电路结构设计方法。针对检测信号频率低、噪声大的问题，设计了一种性能良好的选频器以及能抑制其温度

2、漂移的拓扑结构，提高了检测信号的信噪比，并减小了温度变化对CO浓度检测的影响。此外，还给出了cO浓度的计算方法。试验结果表明，仪器检测灵敏度可达O．3xlO～。关键词：cO浓度检测光谱吸收温漂抑制温度补偿选频器滤波数据拟合中图分类号：TH89；1说9文献标志码：ADOI：lO．16086／j．cIll【i．issn1000一0380．201609018A№ct：AjIningat山eproblemthattIleif妇dspectrumabsorptioncoe伍cientofC0islow，明dtlle衄cultyof10wC0concenhationdetec

3、tion．锄improvedh培hlysensmvein幽redCOconcentr8tiondetectorisdesigIledbasedonnon—dispersiveinh—red(NDIR)methodandelectricalmodulationmode；tIledesi弘met王lod0fo曲calmodllle粕delectricalchu“ispresented．DIletomedetectionsignaloflow舶quencyandlargenoise。anexceILent娜encyselectoraIldthetop010舀calstm

4、ctureforsuppr；essing山etemperature删Ia弛designedtoimproVetIIesigIlaL／noisemtioofdetectionsi印al锄ddecreasetheiIlnuenceoftempe飓tll】re锄onCOconcen的dondetection．Inaddition-山ecalculatingmethodofCOconcentrationis西ven．Theexperimentalresultsshowtllattlledetec石onsensitivityoftheins叽mentisupto0．3×10

5、～．Keywor凼：COconcen嘶ondetectionSpectralabsorptionTempemturedriftsuppre髓ionTemperaturec咖pensationFrequencyselectorFilteringData6tting0引言非散射红外光谱吸收法是检测c0浓度的重要方法。该方法测量精度高、灵敏性好、抗干扰性强。非散射红外光谱吸收法采用单光束双波长技术，主要有电学调制、旋转切光、分光干涉等方法。各种方法各有优缺点，国内外对这些方法都进行了大量的研究¨。81。陈晓宁等设计了一种电机旋转切光形式的非分散红外CO浓度检测方法，测量

6、灵敏度可达10‘7级"。；王一帮等设计了一种电学调制法的船用cO分析仪，仪器性能良好H1；刘忠富等采用低功耗单片机和改进设计电路，降低了系统功耗¨1；司福棋等采用自相关系数法，对红外CO浓度信号进行了滤波，提高了CO浓度检测精度‘7。。然而，在电学调制法中，红外光源工作时温度较高，光源难以快速变化，调制频率普遍为几赫兹，检测信号中含有l∥噪声、背景噪声和其他噪声且信号频湖北省科技支撑计划基金资助项目(编号：2014BEC088)。修改稿收到日期：2016—03一lO。第一作者李明勇(1987一)，男，2013年毕业于陕西科技大学控制科学与工程专业，荻学士学位，工程

7、师；主要从事前置信号放大、模拟电路设计、仪嚣仪表设计方向的研究。《自动化仪表》第37卷第9期2016年9月率太低，采用传统的一阶RC滤波或带通滤波器难以实现滤波功能∽1。采用双T形式的选频器可以较好地实现低频带通滤波，但双T选频器的中心频率受电子元器件参数的影响较大。本文设计了一种改进型高灵敏红外CO浓度检测装置，并提出了一种消除双T选频器中心频率漂移的拓扑结构，使得检测灵敏度可达0．3×10一。1改进型高灵敏红外CO浓度检测结构改进型高灵敏红外CO浓度检测结构由气路部分和电路部分组成，如图l所示。气路部分由进气口、干燥过滤、三通电磁阀l、气泵、CO吸收池、三通电

8、磁阀2、出