基于NDIR的红外气体浓度信息检测系统

发布时间：2019-09-29 06:39

【摘要】：针对热光源气体检测系统存在长期漂移和稳定性差的问题,基于非分光红外(NDIR)气体检测技术,结合双通道探测方法,设计并研制了红外气体浓度信息检测系统.该系统采用双椭球型气室结构,可以在小空间内实现长光程,从而降低了气体浓度检测下限,同时引入了双参数温度补偿方法,降低了温度漂移对红外探测器和硬件电路的影响,提高了系统稳定性和可靠性.采用改进型静态配气方法对相关性能进行测试.结果表明,甲烷气体浓度检测下限达到5×10-5,具有一定的实际应用价值.
【图文】：

框图,椭球,结构示意图

统自动开启声光报警功能;如果待测气体浓度在正常范围内，测得的浓度信号、电压值或其他稳定信息可以通过按键控制并选择不同信号显示在LCD上，以便判断识别或预判下步工作．图1CH4气体浓度检测系统的结构框图Fig.1StructurediagramofCH4gasconcentrationdetectionsystem为了降低气体浓度检测下限，，本文采用双椭球型气室结构，从而在小空间内实现长光程．双椭球结构示意图如图2所示．图2双椭球结构示意图Fig.2Schematicdoubleellipsoidstructure将单椭球和双椭球气室性能进行对比实验，且单、双椭球的长轴、短轴和焦距等参数均一致．通过实验发现，双椭球结构虽然在光强方面与单椭球相比呈现一定的衰减，但是光程却增加了一倍，双椭球结构在小范围空间内可以获得最大检测性能，在保证光强衰减不大的前提下，双椭球结构可以提高光程，从而降低系统检测下限并提高系统检测灵敏度．3结果与分析3.1新型配气方法根据中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会颁布的《气体分析校准用混合气体的制备静态体积法》和中华人民共和国国家标准中的《气体分析动态体积法制备校准用混合气体》，本文采用新型配气方法搭建了气体实验的配气系统，具体气体实验装备如图3所示．为了精确测量气体浓度，本文采用动态与静态相结合的方法来进行混合气体的配制．以一个具有固定容积V的玻璃罩作为气体配制的气室，图3气体实验装备图Fig.3Gastestequipmentdiagram其内部放置一个小风扇，从而均匀搅拌气室内部气体．假定玻璃罩内恒温、恒压，最初未注入待测气体时，气室内待测气体浓度为零．第一次注入体积为ΔV1的待测气体，该气体与气室内气体均匀混合后会排出体积为ΔV'1的混合气体(理论上ΔV1

气体实验,气体浓度,气室

光强方面与单椭球相比呈现一定的衰减，但是光程却增加了一倍，双椭球结构在小范围空间内可以获得最大检测性能，在保证光强衰减不大的前提下，双椭球结构可以提高光程，从而降低系统检测下限并提高系统检测灵敏度．3结果与分析3.1新型配气方法根据中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会颁布的《气体分析校准用混合气体的制备静态体积法》和中华人民共和国国家标准中的《气体分析动态体积法制备校准用混合气体》，本文采用新型配气方法搭建了气体实验的配气系统，具体气体实验装备如图3所示．为了精确测量气体浓度，本文采用动态与静态相结合的方法来进行混合气体的配制．以一个具有固定容积V的玻璃罩作为气体配制的气室，图3气体实验装备图Fig.3Gastestequipmentdiagram其内部放置一个小风扇，从而均匀搅拌气室内部气体．假定玻璃罩内恒温、恒压，最初未注入待测气体时，气室内待测气体浓度为零．第一次注入体积为ΔV1的待测气体，该气体与气室内气体均匀混合后会排出体积为ΔV'1的混合气体(理论上ΔV1与ΔV'1数值相等)，此时气室内待测气体浓度为C1．第二次注入体积为ΔV2的纯CH4气体，再次排出体积为ΔV'2的混合气体(理论ΔV2也等于ΔV'2)，而此时气室内待测气体浓度变为C2．以此类推，第m次注入待测气体后，气室内待测气体浓度Cm与第m－1次待测气体浓度Cm－1的关系可以表示为Cm=ΔVm+VCm－1V+ΔVm(10)式中，ΔVm为第m次注入的待测气体体积．对式(10)进行变换，则可得到每一次注入纯CH4气体的体积与实时气体浓度的关系，即ΔVm=Cm－Cm－11－CmV(11)利用式(11)进行配气，即可完成从
【作者单位】：重庆邮电大学移通学院管理工程系;
【基金】：国家高技术研究发展计划资助项目(2013BAK06B00)
【分类号】：TN216

【相似文献】