非分光紅外氣體傳感器的光學系統(tǒng)和控制軟件設(shè)計.pdf

1、隨著人們生活水平的提高以及工業(yè)的快速發(fā)展,導(dǎo)致二氧化碳等污染氣體的排放日益增加,從而導(dǎo)致世界的溫度逐漸升高。在二氧化碳等氣體濃度不斷增加的同時,這些氣體也在危害著人類的身體健康,人們需要對二氧化碳氣體濃度進行嚴格的監(jiān)控,這樣才能保證人類正常的生活。因此對二氧化碳等污染氣體檢測系統(tǒng)的研究和設(shè)計有著非常重大的意義。
　　本論文根據(jù)比爾—朗伯定律以及二氧化碳氣體的紅外吸收譜線合理的選擇了整個系統(tǒng)的紅外光源以及所用的熱釋電紅外探測器,因為

2、在應(yīng)用中,氣體在紅外波段的吸收譜寬只有僅僅幾納米,而本論文所用的紅外光源的發(fā)射譜并不是窄帶的,吸收譜寬只有紅外輻射光源的很小一部分,氣體吸收的信號將會會被噪聲淹沒,因此本論文的整個傳感器系統(tǒng)中使用了具有一定的中心波長的濾光片以及采用了單光路雙波長差分檢測原理,這樣就能降低甚至解決由于紅外輻射光源的不穩(wěn)定、環(huán)境對光學氣室光路的干擾、光電器件的溫漂以及熱釋電紅外探測器的噪聲等等所造成的一系列問題。同時本論文還利用Lighttools軟件對幾

3、個常用的光學氣室的光學系統(tǒng)做了一個模擬的對比,從而得出性能比較好的光學系統(tǒng)。然后根據(jù)模擬的數(shù)據(jù)加工了兩種結(jié)構(gòu),并且對其中一種結(jié)構(gòu)進行了測試分析。
　　本論文的另外一部分研究是關(guān)于傳感器檢測的軟件設(shè)計。采用C8051F350單片機作為整個系統(tǒng)的核心處理器,完成對模擬信號的AD轉(zhuǎn)換、紅外光源的脈沖調(diào)制、數(shù)據(jù)采集、濃度計算、液晶顯示以及聲光報警等功能。當二氧化碳氣體濃度超過預(yù)先設(shè)定的閾值的時候,就會產(chǎn)生聲光報警信號。因單片機內(nèi)置溫度傳感