一种基于NDIR原理的CO2浓度测量的温度补偿模型

卢印举 段明义

摘 要：非色散红外（Non-Dispersed Infrared，NDIR）CO2浓度测量过程中环境温度是重要影响因素之一，温度补偿模型有助于提高测量精度。通过研究非色散红外CO2吸收原理，提出了单光源双光束的差分式测量方法。在研究了非色散红外CO2浓度检测器的电压与环境温度之间的关系后，利用实验方法，提出了一种基于最小二乘法的温度补偿线性模型，并基于测量电压与浓度之间的数据关系，最终建立CO2浓度的非线性计算模型。大量实验数据表明，该温度补偿模型能够消除环境温度对CO2浓度的非线性影响，提高测量精度。

关键词：CO2浓度测量;非色散红外;温度补偿;数字滤波;非线性计算模型;仿真

0 引 言

工业迅速发展，导致CO2排放量越来越大，已经严重影响了自然环境，因此，如何对CO2进行精确测量已成为社会发展亟需解决的难题之一。电导变化型厚膜式检测技术、固体电解质式检测技术等均为传统CO2气体传感器的主要检测方法，频繁校准、气体选择性差、误报率高是这些检测方法的固有缺陷[1-2]。光电与微电子技术的发展促进了CO2气体检测技术不断创新，最典型的为非色散红外吸收光学式传感器，其具有精度高、测量范围广、反应快、灵敏度高等特点，得到广泛应用[3-5]。

非色散红外CO2气体传感器测量的CO2浓度容易受环境温度影响，科研人员研究并提出了通过补偿方法（主要采用神经网络算法）或控制策略来消除环境温度造成的影响。张学典等人[6]采用基于Levenberg-Marquardt优化算法的BP神经网络对CO2传感器在线检测CO2浓度进行温度补偿。……