非分光红外的甲烷传感器设计

介绍了国内常用的甲烷传感器及其优缺点,在此基础上设计了一种基于非分光红外法(NDIR)原理的甲烷气体传感器.针对红外探测器输出的特性设计了微弱信号放大电路,使用AD8552对红外热探测器输出的微弱信号进行放大,AD7190对滤波放大后的信号进行采样转换,采用软硬件相结合的方法来减少噪声干扰的影响.通过对不同浓度范围的标准甲烷气体进行实验测量,拟合得到探测器输出的电压差值之比和气体浓度之间的关系.根据得到的曲线和数据分析选择分段插值的浓度计算方法,实现了对甲烷气体进行实时测量的功能.给出该传感器在甲烷体积分数为0％～5.05％的测量结果.     

基于GWO-BP神经网络补偿的SF6红外气体传感器

为实现电力系统中SF 6气体的有效监测与控制,本文基于非色散红外原理(NDIR),设计了一种SF 6气体传感器。但是,在实际的测量中,环境的温度与气压差异性容易影响SF 6气体浓度检测装置的检测精度,因此需要采取适当的方法消除环境引起的测量误差。本文采用灰狼智能优化算法—误差反向传播(GWO-BP)神经网络对环境温度与气压变化引起的测量误差进行了补偿,并与其他补偿方法作了比较。分析得出:进行补偿后的浓度数据在0~2000 ppm范围内误差为±15 ppm,满量程误差为0.75%FS,有效提升了传感器的测量精度与稳定性。相较于电路补偿法,该方法有更高的测量精度,并且降低了传感器的体积和成本。     

基于可调谐半导体激光吸收光谱对CO2浓度的测量

CO₂作为大气中主要的温室气体,其全球变暖影响比例因素为60%,对全球生态系统和社会发展带来严重影响,因此开展CO₂的监测非常必要。基于可调谐半导体激光吸收光谱原理,在室温下通过扫描DFB激光器波长,得到CO₂位于2004 nm的直接吸收光谱,根据Beer-Lambert定律,反演出CO₂浓度。为了验证实验的精度,同时与基于非分散红外原理的生态通量的标准仪器作对比,结果显示两者的测量精确度相当,可以达到0.2 ppm。这些研究为今后的仪器小型化和外场CO₂长时间监测提供了基础。     

基于MSP430F149单片机的大气环境CO2探测仪的设计与实现

介绍了一种新型的大气环境CO2实时探测系统。该系统依据双波长非分光红外吸收技术,利用MSP430F149单片机作为控制核心,通过单片机自带的12位模/数转换器对经过放大、滤波预处理后的双通道信号进行模数转换,然后通过RS232总线将数据传送到上位机进行显示、处理、存盘。上位机利用LabVIEW8.6软件设计了一套数据采集、存储和分析于一体的虚拟探测平台。连续24 h测量结果表明:该系统能较准确地反映出大气环境中CO2的昼夜变化特征,通过与EC9820型CO2地面分析仪对比分析可知,两者的一致性较好。有很好的应用前景。     

电调制NDIR传感器信噪比改善方法研究

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。     

基于热释电型红外气体探测器的原始信号探究

作为采用非色散分光红外吸收光谱(Non-dispersed Infrared, NDIR)原理的红外光谱气体分析仪的一个核心器件,热释电型红外气体探测器输出信号的特征与后级信号处理息息相关。基于PYS3228TC_G1G20热释电红外气体探测器在不同调制频率下对激励源和输出的原始信号的同步跟踪,深入分析了激励源与探测器输出信号之间的关系。通过这些实验,总结并得出了热释电型红外探测器的初始信号特征,为热释电型红外气体分析仪的信号处理提供了重要的理论参考。     

电调制非分光红外(NDIR)气体传感器

介绍一种采用电调制红外光源的新型非分光红外气体传感器。该传感器通过采用电调制红外光源，节省了传统方法中的机械调制部件；同时采用高精度干涉滤光片一体化热释电红外传感器及单光束双波长技术，配合易拆卸的镀金气室及ADuC812数据采集系统，可以实现SO2、NO、CO2、CO、CH4等气体的实时测量。     

机动车尾气CO和CO2非分光红外遥测技术研究

利用分子红外光波段的吸收光谱特性，本文研究了机动车尾气CO和CO2的快速响应非分光红外(non-dispersion infrared)遥测技术，系统采用单个红外探测器测量CO、CO2和背景，微弱信号的检测采用光斩波器与锁相放大器的组合以及接收和发射一体的系统结构，克服了传统技术检测精度低、无法检测行进中机动车排放的尾气等缺点．本文还研究了静态条件下气体浓度和测量信号之间的关系，动态测量表明该技术可以完全非接触在线自动监测机动车行驶过程中排放的尾气．     

基于非分散红外技术实时检测油烟浓度研究

饮食行业油烟污染已经成为城市环境污染的重大问题,而实时监测油烟的技术已经越来越多地被环保部门所应用。当前基于TGS2100气体探测头的实时监测技术存在检测精度不高等问题,为了提高检测油烟的精度和效率,非分散红外(NDIR)光度法在气态吸收池中的创新性运用给出了很好的解决方案。使用宽带光源和吸收波长为3.4μm的热释电探测头来从现场测量油烟浓度,并将数据同时发送到环保监测终端。     

用于火灾探测的非色散红外吸收气体传感器

基于朗伯—比尔吸收定律建立了便携式非色散红外气体传感体系，并成功的应用于火灾现场生成气体的实时检测。该体系利用直接电调制的红外辐射源、窄带薄膜干涉滤光片和高灵敏度的TGS热释电红外探测器，很大程度地降低了系统的成本和体积，提高了探测灵敏度。通过对CO、CO2、NH3和SO2四种火灾现场燃烧生成气体在不同浓度状态下的测量，证明系统对所测气体可以达到了几十个微量级的探测极限，响应时间均小于20s，具有较好的稳定性，能够满足一定的测量要求。