电调制非分光红外(NDIR)气体传感器

介绍一种采用电调制红外光源的新型非分光红外气体传感器。该传感器通过采用电调制红外光源，节省了传统方法中的机械调制部件；同时采用高精度干涉滤光片一体化热释电红外传感器及单光束双波长技术，配合易拆卸的镀金气室及ADuC812数据采集系统，可以实现SO2、NO、CO2、CO、CH4等气体的实时测量。     

用于汽车尾气监测的新型气体浓度传感器系统

针对汽车尾气新的排放标准和检定方法的实施,设计了用于汽车尾气监测的热电堆传感器系统。采用导电不定型碳多层镀膜技术的电调制红外光源,使其调制频率最高可以达到100 Hz.对传统气室结构进行了优化设计,使气室与外支撑分离,降低了外界环境的影响。实现了当红外光照射到吸收窗时,在输出引脚上产生与入射光功率成正比的输出信号电压,-3 dB衰减频率大约为10 Hz.实验结果表明：该气体浓度传感器系统满足汽车尾气中CO、CO2、HC监测的要求。     

非分光红外CO浓度探测系统

介绍了基于非分光红外(NDIR)原理的CO浓度探测系统总体设计.采用新型红外光源和探测器对系统光学部分进行设计,通过低频电调制取代传统机械调制方法.讨论了光源恒压供电系统和信号滤波放大处理电路,开展了大量的实验验证研究.实验结果表明该CO浓度探测系统准确可靠,可以满足工况场合下CO气体浓度测量分析的需求.     

应用单一超窄线宽激光器的多气体检测系统设计

应用超窄线宽半导体激光器的波长扫描和光谱调制技术,设计了一种高精度多组分气体实时在线检测系统.系统采用单一超窄线宽可调谐半导体激光器作为光源,设计了新型串联式气室结构减小横向空间、增加光程长,并通过三角波信号对光源光谱进行调制;结合时分复用和空分复用技术,利用超窄线宽激光的特性实现了CO,CO2,CH4多组分气体浓度的...     

基于先验规则均值滤波的温室大棚气体监测系统设计

针对传统气体检测的系统软件滤波方法不能够剔除全部毛刺点的问题,提出一种基于先验规则均值滤波算法空气监测无线传感系统的设计。系统含有被测量光照强度、CO2浓度、温度、湿度,利用硅光电池、红外二氧化碳探头、复合温湿度传感器SHT21对四种参数进行数据采集,采用GPRS无线通信技术、Modbus协议、实现了现场监测传感器和上位机监控软件之间的通信,便于用户监控、查询和建立温室环境模型,从而有效地实现了对多个温室大棚内监测点数据的远程监控和环境分析。     

红外吸收法测定烟气中CO2浓度的研究

根据CO2气体对红外线的吸收特性,利用红外吸收传感器设计了一种CO2气体的检测方法,详细阐述了其工作原理,并对系统进行了硬件电路和软件框图设计。红外吸收法测定CO2浓度实现了对CO2气体的高精度、高选择性的检测,具有测量范围宽、灵敏度高、响应时间快、选择性好、抗干扰能力强等特点,具有广泛的应用前景。     

便携式多组分气体分析仪的研制

针对气体分析仪存在稳定性差、测量精度不高、分析气体种类单一等问题,设计了一种基于红外吸收法的便携式多组分气体分析仪。系统选用新型数字式红外传感器S-Module来采集工业废气中的SO_2、NO等气体,通过相应测量电路把传感器测得到的气体的浓度信息转换为单片机可处理的数字信息,最后利用LCD屏实时显示各种气体的浓度值。试验结果表明:系统可同时检测多种气体的浓度值,具有测量精度高、稳定性以及实时性好等优点。     

湿度和SF_6在石英增强光声光谱中对CO分子弛豫率的影响

为了研究六氟化硫(SF_6)气体分子和水汽(H_2O)对一氧化碳(CO)气体分子的弛豫率的影响,建立了一个基于石英增强光声光谱(QEPAS)技术的痕量气体传感器系统。采用1.57μm的近红外分布式反馈二极管激光器作为激励光源,并对不同SF_6和H_2O气体浓度下的CO的光声信号进行对比研究。首先用CO传感器系统探测CO与N_2的气体混合物中CO的光声信号,然后在CO与N_2气体混合物中加入不同浓度的SF_6气体,分别探测不同浓度SF_6气体下的CO光声信号强度。最后在CO与N_2的气体混合物中加入不同浓度H_2O,探测加入H_2O后的CO的光声信号强度。实验结果表明随着CO和N_2气体混合物中SF_6气体浓度的增加,CO的光声信号幅值几乎没有变化,而在混合物中加入2.5%的H_2O后,发现CO的光声信号提高了约5倍。因此,SF_6对CO气体的弛豫率没有明显的影响,然而H_2O的添加能够有效缩短CO气体的弛豫时间。     

温度对非分光红外气体分析仪信噪比影响研究

非分光红外气体分析仪设计中存在很多干扰源,如电源老化与电压漂移、光源驱动的不稳定性、气室的光洁程度、信号调整电路的不合理设计以及零点漂移等。其中红外池中,温度的稳定性对气体的吸收影响大,气体吸收对于温度具有窗口特性等。该文对非分光红外气体分析仪在室温和恒温控温环境中做了对比试验,控温系统的恒温点设置在(48±0.1)℃,通过试验比较表明高精度恒温系统下,非分光红外气体分析仪的信噪比得到了明显改善。     

痕量N2O气体检测系统的设计与实现

建立了基于光谱吸收技术的检测系统,用于快速、准确地测量N2O气体浓度。首先,从理论上证明了二次谐波、一次谐波与N2O气体浓度之间的关系;然后,设计了痕量N2O气体浓度检测系统,利用光源调制、锁相放大等技术,实现了强杂波背景下气体浓度弱信号的解析;最后,实验测试了系统的检测性能、抗干扰能力及检测结果的可重复性。测试结果表明,系统能够在0～1%有效检测N2O气体浓度,检测下限为5.0×10-5,相对检测误差为0.11%,检测结果线性方程为Y=192.699 09 X-0.006 24,线性度为0.998 07。多次检测实验表明,系统相对标准偏差为0.137%,CO2、O2、水蒸气等常见气体对检测结果无影响。改变激光器的中心波长,该方法亦可用于CO2,CH4等其它温室气体的检测。     

基于近红外光谱的抗扰动脑血氧分析仪

研究了一种近红外光谱抗扰动脑血氧分析仪,用于解决常规脑血氧测试方法检测过程复杂、抗干扰措施繁琐等问题。分析与探讨了影响脑血氧检测精度的因素,选择了合适的三波长近红外探测光源(735nm/805nm/850nm)用于该系统。利用氧合血红蛋白和还原血红蛋白在近红外光波段的吸收特性,得到这两种物质的浓度变化量,推算出了影响血氧检测精度的源端干扰表达式。同时,在检测端同步检测环境光,消除了漏光干扰。最后对上位机得到的原始数据与干扰数据进行处理,实现对大脑前额叶脑血氧波动的实时监测。设计了屏气实验以及源端干扰实验,检验了仪器实验结果的正确性。结果表明:本文所设计的脑血氧分析仪可以有效地检测血红蛋白的变化并能通过源端校正算法抑制源端干扰,干扰抑制比可达70%以上,基本实现了对人体无创、实时、准确监测的目的。     

一种可直接脉冲调制的MEMS红外激发源

针对红外气体探测器对光源的要求,结合现有MEMS(微机电系统)工艺及与其兼容的IC工艺,研制了一种可用于红外多气体传感器的脉冲式MEMS辐射光源。该光源主要有Si₃N₄/SiO₂的复合支撑层和铂金发热电极组成,可以产生相当于黑体300~800 K的红外辐射,在温度T＝1 106 K时有λ=2.62 μm峰值辐射波长;并且光源有足够强的辐射强度和2~15 μm红外辐射波段,能够满足大部分气体在2~14 μm波长范围内特征的吸收谱线的要求。经过对辐射元的动态测量可知,辐射源的动态调制频率可达到50 Hz,完全能够满足气体测量对所需红外光源调制频率的要求。     

基于红外传感器的焊接环境有害气体监测系统

针对焊接环境有害气体浓度监测的需要,以DSP为控制核心,利用红外吸收原理设计了气体浓度监测系统,同时介绍了系统设计方案,阐述了红外传感器工作原理,分析了硬件和软件系统设计.该系统实现了实时显示、声光报警、远程通信等功能,具有精度高、响应快、性能稳定、抗干扰能力强等特点,具有良好的应用前景.     

Airborne nondispersive infrared monitor for atmospheric trace gases

An airborne gas-filter correlation analyzer was designed and assembled to monitor atmospheric trace gases. Flight tests indicated that a methane version of this nondispersive infrared instrument performed properly while measuring CH(4) concentration profiles as small as 1 ppm from altitudes of 0.15 up to 1.2 km. A unique multiple chopping scheme was developed to simplify the gas-filter technique and to provide an easy mechanical nulling procedure. The single-beam rotating-cell optical system integrated with a multipass sampling cell and the signal processing circuit are described in detail.     

新型嵌入式甲烷无线检测仪的研制

提出了一种基于嵌入式计算机技术和ZigBee无线传感网络技术的新型甲烷无线检测仪设计方案.采用单只普通LED为光源,通过嵌入式微计算机系统控制完成交替滤光斩波来得到双波长入射光束,根据甲烷对光线的吸收原理计算气体浓度和变化率;通过ZigBee实现仪器组网和数据远传.测试表明,该检测仪具有检测精度高、反应速度快、组网灵活和实用性强等优点.     

激光遥感探测甲烷气体最低接收功率需求研究

对使用单一激光源遥感检测甲烷气体方案所需的最低激光功率进行了理论分析,通过实验获得的接收光功率与测量精度的变化趋势,得出了在甲烷样品气浓度为150ppm下,接收功率在3nW以上就可实现测量,10nW以上可以实现有效测量,50nW以上可以实现精确测量的结论。     

汽车尾气检测分析仪的设计

采用红光光谱分析原理，设计了汽车尾气检测分析系统，给出了实施控制电路，主要用于对CO／HC浓度进行检测分析，并对结果进行非线性校正等数据处理，完成结果的显示和打印输出。     

中红外傅里叶气体分析软件系统的设计

中红外傅里叶多组分气体分析仪已逐渐成为环境污染检测,工业生产过程监控的有力工具。文中基于自行研制的PFTS型中红外傅里叶多组分气体分析仪,介绍了相应的中红外傅里叶多组分气体分析软件系统构成和设计方法,并重点描述了软件系统的主要模块:光谱连续采集,光谱识别与具基线自补偿能力的多组分浓度分析方法的实现原理和具体算法。现提出的设计方法对光谱研究人员开发产品化的多组分气体分析软件有一定的借鉴之处。     

混合气体的光电检测系统

利用光吸收原理设计气体检测系统.为提高系统的灵敏度和准确度,设计用于提供光源的4 mA激励源电路、高响应的对比解调电路和三级放大加数字闭环的调理电路等硬件,开发数字滤波器、驱动程序和混合气体检测分析的软件系统,利用70 ppm的氨气与40 ppm的硫化氢混合气体进行检测实验.实验数据显示电压分辨率为10 mV,相对标准...