试述不分光红外气体传感器建模与非线性校正*

陈钢 徐乐

1. 湖南信息学院 湖南 长沙 410151；

2. 湖南创航科技有限公司 湖南 长沙 410129

引言

市场上有各种类型的气体传感器，按照检测原理进行分类，分析方法通常是连续采样法，主要有三种测量方法：红外型、紫外线型和热导率型。紫外线型气体分析是根据紫外线对待测气体吸收原理的选择性进行的，但与其他气体分析仪器相比，具有相同的性能和功能，价格会更高。热导率气体分析的原理是利用不同热导率的气体，这些气体在测量时有不同的传热速率。但是，它对气体压力和流量的波动非常敏感，尤其是介质中的蒸汽、颗粒和其他杂质对测量的影响更大。在这种情况下，为了得到测量值，必须安装一个复杂的预取样系统。红外型气体分析方法是基于近年来广泛使用的非分散红外(NDIR)光谱。NDIR 是一种准确、稳定的气体浓度分析技术，可用于运行中的自动监测系统或长期稳定测量[1]。

1 传感器模块实验电路与分析

1.1 电路设计

CO2探测器电路设计主要分为红外光源控制电路和 CO2气体加载电路两部分。使用CDS设计作为电路结构，使红外光源可以控制在最大输出功率和最小输出功率之间。具体结构如图1所示：

图1 二氧化碳探测器电路设计

在一个5厘米的光学腔内，空气通过输出口进入，二氧化碳在腔内的扩散理论开始扩散。用左侧4.2 μm 功率的红外光源激活特定波长，光被CO2吸收，其余红外光源由右侧的热电堆传感器接收。当传感器接收红外线时，电压值会有反应，CO2浓度越高，电压值越低。……