NDIR紅外氣體探測(cè)器的嵌入式軟件設(shè)計(jì).pdf

1、甲烷、乙烷等碳?xì)漕?lèi)氣體廣泛存在于石油化工、煤炭礦業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，由于它們有易燃易爆的特性，所以是一種不容忽視的安全隱患；而像甲烷同樣是一種溫室氣體，擴(kuò)散到大氣中使溫室氣體濃度增加，導(dǎo)致全球變暖加劇。因此，開(kāi)發(fā)一種能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)碳?xì)漕?lèi)氣體濃度的儀器，對(duì)保護(hù)人民生命財(cái)產(chǎn)安全、保護(hù)地球生態(tài)環(huán)境有重要的意義。
　　NDIR紅外探測(cè)器是一種基于紅外吸收光譜原理，以朗伯-比爾定律為根據(jù)而開(kāi)發(fā)的可燃?xì)怏w探測(cè)系統(tǒng)。傳統(tǒng)的催化燃燒式氣體探測(cè)器具

2、有選擇性差、易中毒、使用壽命短等缺點(diǎn)，而NDIR紅外探測(cè)器則具有選擇性好、穩(wěn)定性好、靈敏度高、響應(yīng)速度快、使用壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體濃度的在線、非接觸測(cè)量。
　　本文首先在朗伯—比爾定律的基礎(chǔ)上，分析了紅外光檢測(cè)氣體濃度的可行性，為探測(cè)器的開(kāi)發(fā)提供理論依據(jù)。在接下去的光路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，我們對(duì)系統(tǒng)中所采用的光源、傳感器、氣室等光學(xué)部件進(jìn)行了比較和分析，從而選擇出了合適的光學(xué)部件，并從整體結(jié)構(gòu)上確定了單光源對(duì)射式作為光路的方案

3、，完成對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
　　一個(gè)完整的系統(tǒng)離不開(kāi)硬件和軟件上的相輔相成。在硬件上，本文結(jié)合光源和探測(cè)器的信號(hào)特征，對(duì)幾個(gè)硬件模塊包括光源驅(qū)動(dòng)、信號(hào)處理、AD采樣與轉(zhuǎn)換、MCU輸出做了簡(jiǎn)單的介紹。
　　本文將重點(diǎn)介紹系統(tǒng)基于 STM32F407單片機(jī)總體的嵌入式軟件設(shè)計(jì)，STM32F407是意法半導(dǎo)體公司（ST）所研發(fā)的基于Cortex-M4內(nèi)核的32位單片機(jī)，具有豐富的資源，完全滿足探測(cè)器開(kāi)發(fā)應(yīng)用過(guò)程中涉及到的要求。圍繞S