[發(fā)明專利]一種具有智能化除濕功能的設施園藝紅外CO2傳感器及方法

在審

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• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN107860738A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發(fā)明（設計）人: 牛新濤;鄭傳濤;王一丁;王嘉寧;鄭玲嬌
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504;G05D22/02;G01D21/02;G08C17/02
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司22201
• 代理人: 郭佳寧

技術領域

本發(fā)明屬于傳感與測量技術領域，具體涉及一種具有智能化除濕功能的設施園藝紅外CO₂傳感器及方法。

背景技術

近年來我國設施園藝發(fā)展迅速，溫室總面積不斷增加，特別是北方設施農業(yè)面積占到全國的60％以上，CO₂作為設施園藝中必不可少的氣肥原料，其檢測與控制的精度，與設施農業(yè)產量密切相關。隨著信息技術的發(fā)展，傳感器、無線網絡等智能化技術正逐步運用于設施農業(yè)中，特別是CO₂傳感器，隨著農業(yè)溫室大棚的發(fā)展得到了廣泛普及，與其它電化學CO₂傳感器相比，紅外光學傳感器以其測量范圍廣、精度高、響應速度快等優(yōu)點，在設施園藝生產過程中得到越來越廣泛的應用；然而，溫室作業(yè)(如日光溫室大棚)特殊的作業(yè)環(huán)境對紅外光學CO₂傳感器提出了挑戰(zhàn)，突出表現(xiàn)在：高濕度、通風不良，尤其是北方的晝夜溫差，使得紅外光學傳感器的光學、電學等重要元器件或模塊極易出現(xiàn)水汽凝結現(xiàn)象，影響了CO₂檢測的可靠性，縮短了傳感器壽命。現(xiàn)有商用的紅外光學傳感器解決凝露現(xiàn)象的普遍方法是使用防水透氣膜對整個氣室進行包裹，而高防水的透氣膜嚴重阻礙了氣體擴散，延長了紅外光學傳感器的響應時間，同時也不利于散熱；而低防水的透氣膜，又無法徹底解決凝露問題。因此，針對紅外光學CO₂傳感器的工作特點，如何解決其光、電學模塊的結露問題，成為目前該類傳感器在設施園藝中推廣應用的關鍵。

發(fā)明內容

為了克服上述不足，本發(fā)明提供了一種具有智能化除濕功能的設施園藝紅外CO₂傳感器及方法，針對現(xiàn)有設施園藝紅外CO₂傳感器易受結露影響的問題，從影響結露的關鍵因素——溫度、濕度及其智能化控制角度出發(fā)，利用微處理器實時采集光學模塊的表面溫度、傳感器內部的空氣溫度和濕度以及傳感器外部的溫度和濕度，通過智能化的傳感器排濕、加熱處理，使其低于光學模塊的露點，避免紅外CO₂傳感器的結露，從而為設施園藝紅外CO₂傳感器在設施園藝中的應用和普及提供了解決方案。

一種具有智能化除濕功能的設施園藝紅外CO₂傳感器，包括光學部分和電學部分，光學部分通過紅外吸收光譜技術檢測CO₂濃度，電學部分通過采集紅外CO₂傳感器內部、外部的溫/濕度，再進行智能化除濕，具體技術方案如下：

一種具有智能化除濕功能的設施園藝紅外CO₂傳感器，包括氣室4、密封防水外殼12、光學部分和電學部分，其中氣室4和密封防水外殼12通過螺絲固定連接，光學部分與電學部分通過電連接，具體為電學部分中的光源電流驅動10輸出端與光學部分中的紅外熱輻射光源6輸入端相連接，光學部分中的熱釋電探測器27輸出端與電學部分中的鎖相/濾波電路22輸入端相連接；

光學部分包括紅外熱輻射光源6、球面反射鏡17和熱釋電探測器27，紅外熱輻射光源6、球面反射鏡17和熱釋電探測器27均設置在氣室4內部，其中紅外熱輻射光源6設置在氣室4與密封防水外殼12接觸一側的側壁上，球面反射鏡17設置在與紅外熱輻射光源6正對著一側的氣室4的側壁上，熱釋電探測器27設置在紅外熱輻射光源6下方的氣室4側壁上，使得紅外熱輻射光源6發(fā)射的4.26μm的紅外光入射至球面反射鏡17，且球面反射鏡17可將紅外光反射至熱釋電探測器27；