非分光紅外氣體傳感器的光學(xué)系統(tǒng)和控制軟件設(shè)計(jì).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(shí),這些氣體也在危害著人類(lèi)的身體健康,人們需要對(duì)二氧化碳?xì)怏w濃度進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)控,這樣才能保證人類(lèi)正常的生活。因此對(duì)二氧化碳等污染氣體檢測(cè)系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)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?xì)怏w的紅外吸收譜線(xiàn)合理的選擇了整個(gè)系統(tǒng)的紅外光源以及所用的熱釋電紅外探測(cè)器,因?yàn)?/p>

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(hào)將會(huì)會(huì)被噪聲淹沒(méi),因此本論文的整個(gè)傳感器系統(tǒng)中使用了具有一定的中心波長(zhǎng)的濾光片以及采用了單光路雙波長(zhǎng)差分檢測(cè)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(duì)光學(xué)氣室光路的干擾、光電器件的溫漂以及熱釋電紅外探測(cè)器的噪聲等等所造成的一系列問(wèn)題。同時(shí)本論文還利用Lighttools軟件對(duì)幾

3、個(gè)常用的光學(xué)氣室的光學(xué)系統(tǒng)做了一個(gè)模擬的對(duì)比,從而得出性能比較好的光學(xué)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(duì)其中一種結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測(cè)試分析。
　　本論文的另外一部分研究是關(guān)于傳感器檢測(cè)的軟件設(shè)計(jì)。采用C8051F350單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的核心處理器,完成對(duì)模擬信號(hào)的AD轉(zhuǎn)換、紅外光源的脈沖調(diào)制、數(shù)據(jù)采集、濃度計(jì)算、液晶顯示以及聲光報(bào)警等功能。當(dāng)二氧化碳?xì)怏w濃度超過(guò)預(yù)先設(shè)定的閾值的時(shí)候,就會(huì)產(chǎn)生聲光報(bào)警信號(hào)。因單片機(jī)內(nèi)置溫度傳感