非分光紅外甲烷濃度檢測(cè)儀的研制.pdf

1、以礦井下甲烷氣體為檢測(cè)目標(biāo)，設(shè)計(jì)出一種基于非分光紅外吸收原理的氣體檢測(cè)儀。目前國內(nèi)用于甲烷探測(cè)的設(shè)備普遍存在著體積大、成本高以及反應(yīng)時(shí)間慢等問題。基于紅外吸收原理的甲烷濃度檢測(cè)儀，具有響應(yīng)速度快、不易中毒、防燃防爆等優(yōu)點(diǎn)，擁有良好的發(fā)展前景。
　　氣體傳感器的設(shè)計(jì)是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和難點(diǎn)。通過分析甲烷氣體分子的特征吸收譜線選擇3.31μm作為甲烷的特征吸收波長，引入?yún)⒈炔ㄩL4.0μm對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正，使精度和穩(wěn)定性明顯提高。選擇波長

2、覆蓋至4.4μm高穩(wěn)定性的白熾燈和雙通道的熱釋電探測(cè)器作為傳感器的紅外光源和探測(cè)器。傳感器的光路設(shè)計(jì)采用單波長雙光路，綜合考慮響應(yīng)時(shí)間、靈敏度、穩(wěn)定性以及信號(hào)強(qiáng)度等因素，在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上來確定光源調(diào)制頻率以及氣室的結(jié)構(gòu)。增加氣室溫控電路補(bǔ)償環(huán)境溫度對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成的影響。
　　為了放大和提取傳感器輸出的微弱信號(hào)，設(shè)計(jì)了濾波器、鎖相放大器以及軟件濾波程序。以單片機(jī)PIC16F877為核心的檢測(cè)系統(tǒng)用以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與處理以及顯示與傳輸，