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非分光红外二氧化碳浓度测量仪的研究

更新时间：2020-03-18 11:17:48 大小：2M 上传用户：守着阳光1985 查看TA发布的资源 标签：二氧化碳浓度测量仪 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

改革开放三十多年来，中国经济经历了持续的高速增长，人们也享受到了改革和发展带来的红利，生活水平普遍提高。当温饱问题解决了，人们更关注的是生活品质的提升，包括衣、食、住、行、环境等方方面面。CO2气体浓度一方面需要在工农业生产中被检测和控制，另一方面作为表征空气质量的重要参数用作日常的空气质量检测。当前，中国经济处在转型升级的关键阶段，传统产业正在经历互联网转型，基于物联网的智能家居正在从梦想变为现实，对各类传感器及检测技术的需求必将增加。

CO2浓度检测技术在工业生产中已有成熟的应用，但把工业电子应用到民用电子，受应用环境，精度要求和成本等的限制，难以普及。目前，国内基于非分光红外原理的CO2浓度测量仪的测量范围为体积分数的3%-30%（30000ppm-300000ppm），测量电路和浓度计算方法适用于对应的浓度测量范围，数据拟合方式为最小二乘法，对0-5000ppm浓度范围的测量技术没有专门研究，而5000ppm被认为是人对CO2长期耐受浓度的极限。

为适应时代发展和市场需要，在现有技术的基础上，本文从理论分析和技术手段上用非分光红外法，对二氧化碳浓度的测量进行深入研究，主要的研究工作包括：（1）由红外辐射与红外吸收的基本原理出发，以双通道气体吸收模型为基础，数学上推导出适用于低浓度检测范围（0-5000ppm）的计算公式，应用泰勒级数展开成方便单片机快速计算的形式，完成了以CO2浓度检测功能为核心的理论分析。（2）选用成熟度高的红外传感器，并围绕红外光源和红外探测器设计了驱动电路和信号处理电路，把传感器安装在受保护的光路系统中。（3）选择国产超低功耗、低成本单片机、段式液晶屏、与计算机通信接口等模块，结合计算机技术和嵌入式技术完成了测量仪的硬件系统设计。（4）最后从硬件资源出发，给出了软件设计思路，并且根据实验所得数据分析了数据校准方法。比较最小二乘法和分段处理方法发现：数据的分段处理方法在低浓度范围内可以有效提高检测精度，并给出了温度补偿的基本思路。

实验结果证明本课题所设计的方案误差在允许的范围内，而且成本低，体积小，响应快，实时性好，适用于低浓度范围的CO2浓度检测。