卟啉传感器气体检测系统流量控制研究

罗 军

（重庆大学生物工程学院，重庆 400030）

0 引言

在检测和识别气体方面，近十年出现的基于卟啉传感器的检测系统具有光敏特性好、灵敏度高、响应速度快等优点，其应用范围也扩展到了很多领域［1～3］。但由于卟啉传感器对痕量目标物变化响应灵敏，因此，卟啉传感器气体检测系统自动采集气样时，控制气样流量稳定，使不同批次采样之间维持同样的可比条件，就显得非常重要。

本文主要针对目前卟啉传感器气体检测系统流量控制存在的不足，在研究采样气体流量特点和检测系统流量控制需求的基础上，利用增量式PID算法调整PWM脉冲信号的占空比，从而间接地改变直流电机两端电枢电压的大小，实现了对采样气体流量的控制。

1 卟啉传感器气体检测系统

1．1 检测原理

卟啉传感器对痕量目标物进行检测基于卟啉对气体分子的特异性识别机理。当气体分子与金属卟啉反应时，会与金属离子进行键合，进而改变金属卟啉的吸收光谱，其表面颜色也随之发生特定的变化，称为颜色“指纹”信息［4］。

通过摄像头采集卟啉传感器与待测气体反应前后的图像信息，利用图像处理技术获取待测气体的特征信息，并与气体指纹数据库中的标准数据进行匹配，获得检测结果。

1．2 系统结构

采用主、从控制器相结合的方式，主控制器选用Wibrain B1H型微型计算机，控制整个系统;从控制器选用PIC16F877A，主要完成流量和温度等反应条件的监测与控制。

系统的硬件结构框图如图1所示，主要包括以下7个模块:反应条件监测模块、反应气体流量控制模块、反应气路控制模块、反应气体温度控制模块、LED照明模块、图像采集模块和USB100通信模块。……