基于紅外吸收原理的甲烷濃度檢測儀.pdf

1、本文利用甲烷氣體對紅外輻射有選擇性吸收且吸收強(qiáng)度是甲烷濃度的函數(shù)這一關(guān)系，研制了基于紅外吸收原理的甲烷濃度檢測儀。該檢測儀將紅外輻射強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為電壓信號，實現(xiàn)對甲烷濃度的測量，具有響應(yīng)速度快、動態(tài)范圍大、防燃防爆、防電磁干擾、不易中毒等優(yōu)點。
　　通過分析和比較多種氣體濃度檢測方法，根據(jù)檢測儀的測量要求和應(yīng)用環(huán)境，選擇紅外光譜吸收法作為本檢測儀的理論方法。比較白熾燈、發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光器的各項性能，光源采用德國PerkinElm

2、er公司的白熾燈IRL715，發(fā)出的光覆蓋從可見光到4.4μm的波段。探測器選用的是雙光路熱釋電探測器PYS 3228 TC G5.2/G20，其內(nèi)部集成了兩個將紅外輻射能量轉(zhuǎn)化為電壓信號的焦熱電元件，在封裝外殼開了兩個窗口，在兩個焦熱電元件前分別裝配了兩個窄帶濾光片，中心波長分別為3.39μm和4μm。
　　根據(jù)所選光源和探測器的特點，設(shè)計了合理的光源調(diào)制電路和信號調(diào)理電路。采用8位單片機(jī)PIC16F877作為檢測儀的核心處理器

3、，完成正弦信號峰峰值的采集、濃度計算、聲光報警等功能。以單片機(jī)為基礎(chǔ)，設(shè)計了系統(tǒng)電源電路、光源調(diào)制電路、基本放大電路、峰值檢測電路、驅(qū)動顯示電路、聲光報警電路以及二線制輸出電路，通過對單片機(jī)編程實現(xiàn)各模塊的功能。當(dāng)甲烷濃度超過預(yù)先設(shè)定的報警閾值時，則產(chǎn)生聲光報警信號。
　　根據(jù)實驗室現(xiàn)有的條件和儀器設(shè)備，對所設(shè)計的檢測儀進(jìn)行了實驗研究。結(jié)合實驗數(shù)據(jù)給出了擬合曲線及誤差分析，并進(jìn)行了簡單的標(biāo)定，結(jié)果證明基于紅外吸收原理的甲烷濃度檢測