[實用新型]一種紅外CO2氣體傳感器及其標定系統

有效

• 申請號: 201820821884.0
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN208206922U
• 公開（公告）日: 2018-12-07
• 發明（設計）人: 顧芳;黃亞磊;孫亞飛;張加宏
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00;G01N21/3504;G01K7/22
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 顏盈靜

本實用新型公開了一種紅外CO₂氣體傳感器包括依次連接的硬件電路、紅外光源、扁錐型光學氣室以及帶濾光片的雙通道紅外探測器。另外，其標定系統包括依次連接的標氣瓶、減壓閥、恒溫箱、導氣管、加濕器、濕度傳感器以及紅外CO₂氣體傳感器；扁錐型光學氣室縮小了腔長，使傳感器腔體微型化；采用全封閉的溫濕度標定系統裝置，有效解決了環境中溫濕度以及CO₂濃度帶來的干擾，標定結果更加精確；采用恒溫恒濕標定方法解決溫濕度誤差修正問題，提高了測量精度和穩定性；采用基于遺傳算法改進的小波神經網絡(GA?WNN)融合算法對CO₂氣體傳感器進行溫濕度誤差補償，提高了測量精度。

技術領域

本實用新型涉及紅外氣體傳感器領域，特別涉及一種紅外CO2氣體傳感器、基于該傳感器的標定系統和利用該系統的溫濕度補償方法。

背景技術

如今大氣環境中CO₂氣體濃度的逐漸增高，給全球生態環境、氣候及人們的生活帶來諸多負面影響，因此，實時準確地監測CO₂濃度已迫在眉睫。而非分光的紅外吸收法具有選擇性好、穩定性好、測量范圍寬、響應速度快及適于在線檢測等優點，逐漸成為在線監測CO₂氣體濃度的主要方法。但由于室內外CO₂氣體濃度非常小且波動極微弱，且環境溫濕度對其吸收光譜具有一定影響，研究表明：當溫度在0～50℃變化時，隨著溫度的增加，CO₂氣體對紅外光譜吸收能力增強；當濕度增加時，CO₂氣體對紅外光譜吸收能力增強。現階段紅外CO₂氣體傳感器存在測量靈敏度低且無法良好適用于極端天氣氣候等問題，有鑒于此，有必要對現有的紅外氣體傳感器及其標定系統予以改進以解決上述問題。

實用新型內容

本實用新型為了解決現有技術中紅外CO₂探測器靈敏度低，準確度不高，無法良好適用于極端天氣氣候等問題，提出一種紅外CO₂氣體傳感器、基于該傳感器的標定系統和利用該系統的溫濕度補償方法，標定系統產生的CO₂氣體恒溫恒濕，傳感器具有扁錐型的腔體結構，小型化，成本低，并利用一種溫濕度修正算法有效地消除了溫濕度對濃度探測帶來的影響，市場應用價值大。

為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種紅外CO₂氣體傳感器，包括依次連接的紅外光源、光學氣室、紅外探測器、驅動紅外光源向光學氣室輻射紅外光的光源驅動電路、微處理器、信號放大電路、A/D轉換電路和通信電路，光源驅動電路在微處理器的控制下驅動紅外光源向光學氣室輻射紅外光，紅外光穿過光學氣室通過紅外探測器射出，紅外探測器將光信號轉換為電信號并依次經過信號放大電路和A/D轉換電路得到探測信號，所述探測信號送至微處理器進行處理并通過通信電路輸出。

所述光學氣室的腔體為扁錐型結構包括扁圓形端和圓形端，該光學氣室腔體內側壁設有鍍金反光層，所述扁圓形端設有用于安裝紅外光源的紅外光源安裝孔，所述圓形端設有用于安裝紅外探測器的紅外探測器安裝孔，所述扁圓形端處設有進氣口，所述圓形端處設有出氣口，該進氣口和出氣口位于不同側。

所述紅外探測器為帶濾光片的雙通道紅外探測器，該紅外探測器設有兩路光強感應通道包括探測通道和參考通道，且感應通道的感應窗口處分別安裝有不同型號的濾光片，分別為探測濾光片和參考濾光片，且該紅外探測器內置有熱敏電阻。

本實用新型還公開了一種基于紅外CO₂氣體傳感器的標定系統，包括依次連接的標氣瓶、減壓閥、恒溫箱、導氣管、加濕器、濕度傳感器和紅外CO₂氣體傳感器，所述導氣管、加濕器、濕度傳感器和紅外CO₂氣體傳感器均置于恒溫箱內。