红外多气体传感器设计

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等人报道 了一种多气体 检测系统 ,该传感器将 2 x2热电堆 探测器集成到检测 系统 中 。但是 ,以上 报道 中检测 系统 的气室尺寸都 比较 大 ,造 成整 个检测 系统 或传感 器不利 于 随 身 携 带 和 进 行 现 场 实 时检 测 。
本文提 出一种 反射 式多气 体检测 传感器 ,测试 结果 显 示 :该传感器可用 于检测 甲烷 、二氧化碳 和一 氧化碳 三种气 体 。 1 理 论 分析
现有的红外气 体传感 器 大多 只能 检测 单一 种 类 的气 体 ,部分研究也 专注于研发 可用 于检 测两种 气体 的传感 器 ,但是 ,针对两种以上多气 体检 测的红外气体 传感 器的研 究鲜有报道 。在 国内,淮 南师范学 院 的伍 龙报道 了一种 基 于 NDIR技术的多组分 气体 测量 系统 ,用于煤 矿 的井下 检 测 ,其装置 吸收 池 的基 长为 50 cIn 。在 国外 ,Fonollosa J
(1.中北大学 电子测试技术重点实验 室。山西 太原 030051; 2.中北 大学 仪 器科学与动态 测试 教育部重点实验室 ,山西 太 原 030051;
3.中国科学院 微电子研究所 智能感知研发 中心 。北京 100029)
摘 要 :针对 甲烷 、二氧化碳 和一氧化碳三种气体 的同时检测 ,设计出一种红外多气体传感器 。该传感 器 将探测器和红外光源集成在光学气室 内。在对气室进行设计时 ,首 先确 定气 室高度 为 25mm,随后通 过计 算和软件仿真分析确定气室的半 径为 10 mill。设 计完 成外 围 电路 并对 传感 器进行 测试 ,结 果显 示 :对 甲 烷 、一氧化碳和二氧化碳 的检测范 围可达到 (0-40000)×10一。 关键词 :多气体检测 ;红外传感器 ;光学气室 ;光学气室 建模 和仿 真 ;电路设计 中 图分 类 号 :TN923 文献 标 识 码 : A 文 章 编 号 :1000-9787(2016)02- 0065- 02
the experiments,range of detection on methane,carbon monoxide a nd carbon dioxide Ca n reach(0~40000)xl0 .
K ey words: muhi—gas detection;infrared sensor;optical cham ber;m odelling and simulation of optical chamber; circuits design
根 据 红 外 检 测 的 基 本 原 理 和 据 朗 伯 一比 尔 定 律 可 推 导 出吸光度 的计算公式
A :l :KCL
ห้องสมุดไป่ตู้』
(1)
收 稿 日期 :2015—12 -08 基金项目:国际 自然科学基 金资助 项 目(61335008,51205373);江苏 省 自然 科学基 金资 助项 目(BK20131098);河南 省科技 开发 合作项 目
0 引 言 随着我国经济的快速发 展 ,多气体检测 技术 在煤矿 气
体检测 、大 气 环境 检 测 、火 灾 检测 等 过 程 中愈 发 重 要 。 非色散红外 ,(non—dispersive infrared,NDIR)检测方法 ,由于 其寿命 长、响 应 时 问 短及 准确 性 高 的优 点 ,受 到 广 泛 关 注 。
integrates infrared light source and detectors in optical gas chamber.In design of gas cham ber,the height of gas chamber is determined as 25 mm ,then,through calculation and software simulation analysis,the radius of gas chanf l3er is determined as lO mln.The sensor is tested after peripheral circuits have been designed.as demonstrated in
2016年 第 35卷 第 2期
传感器与微系统 (Transducer and Microsystem Technologies)
65
DOI:10.13873/J.1000-9787(2016)02-0065--02
红 外 多气 体 传 感 器 设 计
唐 力程 ,谭秋 林 ,毛 海央。,欧 文。,雷 程 ,熊继 军
Design 0f infrared m ulti-gas sensor
TANG Li.cheng ’。'。 TAN Qiu.1in ' ,MAC Hai.Yang。,OU Wen。,LEI Cheng ’。,。,XIONG Ji.inn , , (1.Science and Technology on Electronic Test and M easurement Laboratory,North University of China,Taiyuan 030051,China; 2.Key Laboratory of Instrum entation Science & Dynamic M easurem ent.M inistry of Education. N orth University of China,Taiyuan 030051,China;
3.Smart Sensing R&D Center,Institute of Microelectronics,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100029,China)
Abstract:A non—dispersive infrared (NDIR) sensor for methane,carbon dioxide and carbon monoxide,which
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