红外多气体传感器设计*

唐力程， 谭秋林， 毛海央， 欧　文， 雷　程， 熊继军

(1.中北大学 电子测试技术重点实验室，山西 太原 030051；2.中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西 太原 030051；3.中国科学院 微电子研究所 智能感知研发中心，北京 100029)



红外多气体传感器设计*

唐力程1,2,3， 谭秋林1,2， 毛海央3， 欧文3， 雷程1,2,3， 熊继军1,2

(1.中北大学 电子测试技术重点实验室，山西 太原 030051；2.中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西 太原 030051；3.中国科学院 微电子研究所 智能感知研发中心，北京 100029)

摘要:针对甲烷、二氧化碳和一氧化碳三种气体的同时检测，设计出一种红外多气体传感器。该传感器将探测器和红外光源集成在光学气室内。在对气室进行设计时，首先确定气室高度为25 mm，随后通过计算和软件仿真分析确定气室的半径为10 mm。设计完成外围电路并对传感器进行测试，结果显示：对甲烷、一氧化碳和二氧化碳的检测范围可达到(0～40 000)×10-6。

关键词:多气体检测； 红外传感器； 光学气室； 光学气室建模和仿真； 电路设计

0引言

随着我国经济的快速发展，多气体检测技术在煤矿气体检测、大气环境检测、火灾检测等过程中愈发重要[1]。非色散红外，(non-dispersive infrared,NDIR)检测方法，由于其寿命长、响应时间短及准确性高的优点，受到广泛关注[2]。

现有的红外气体传感器大多只能检测单一种类的气体[3]，部分研究也专注于研发可用于检测两种气体的传感器，但是，针对两种以上多气体检测的红外气体传感器的研究鲜有报道。在国内，淮南师范学院的伍龙报道了一种基于NDIR技术的多组分气体测量系统，用于煤矿的井下检测，其装置吸收池的基长为50 cm[4]。……