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一款基于STM32的便携式二氧化碳监测仪设计

时期:2021-12-29 06:46 点击数:
本文摘要:CO2浓度的检测方法大体分化学方法和物理方法。CO2浓度检测方法有滴定法、热催化剂法、气敏法、电化学法,这些归属于化学方法,这些方法普遍存在价格喜,普适性劣等问题,且测量精度较低。而物理的方法有超声波法、气相色谱法以及众多借助光学来构建检测的方法。 也有像光声光谱法这种化学和物理融合的方法。吸收光谱法的依据是有所不同化学结构的气体分子对有所不同波长的电磁辐射的吸取程度有所不同,CO2气体分子对特定波长的红外光有反感的吸取。

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CO2浓度的检测方法大体分化学方法和物理方法。CO2浓度检测方法有滴定法、热催化剂法、气敏法、电化学法,这些归属于化学方法,这些方法普遍存在价格喜,普适性劣等问题,且测量精度较低。而物理的方法有超声波法、气相色谱法以及众多借助光学来构建检测的方法。

也有像光声光谱法这种化学和物理融合的方法。吸收光谱法的依据是有所不同化学结构的气体分子对有所不同波长的电磁辐射的吸取程度有所不同,CO2气体分子对特定波长的红外光有反感的吸取。  目前各种检测用的CO2传感器主要有液体电解质式、钛酸钡填充氧化物电容式、电导变化型薄膜式等,这些传感器不存在对气体的选择性劣、不易经常出现误报、必须频密校准、使用寿命较短等严重不足。

而红外吸取型CO2传感器具备测量范围长、灵敏度低、响应时间慢、选择性好、抗干扰能力强劲等特点。因此,本次设计使用红外吸取型CO2传感器。  1传感原理  红外吸取型CO2气体传感器是基于气体的吸收光谱随物质的有所不同而不存在差异的原理做成的。

有所不同气体分子化学结构有所不同,对有所不同波长的红外电磁辐射的吸取程度就有所不同,因此,有所不同波长的红外电磁辐射依序照射样品物质时,某些波长的辐射能被样品物质自由选择吸取而消退,产生红外吸收光谱,故当告诉某种物质的红外吸收光谱时,之后能借此取得该物质在红外区的吸取峰。  同一种物质有所不同浓度时,在同一吸取峰方位有有所不同的吸取强度,吸取强度与浓度成正比关系。因此通过检测气体对光的波长和强度的影响,之后可以确认气体的浓度。

  根据比尔朗伯定律,输入光发光强度I、输出光发光强度I0和气体浓度c之间的关系为  I=I0exp(-mLc)(1)  式中:m为摩尔分子吸收系数;c为待测气体浓度;L为光和气体的起到长度(传感长度)。对式(1)展开转换,得:  2仪器设计框图  前端传感器输入的数字信号,以串口方式与STM32展开通讯,此仪器设计三地下通道收集,利用继电器电路对传感器地下通道展开自由选择,STM32将浓度值表明在液晶屏上,液晶屏具有触碰功能,通过撰写液晶显示界面,调用涉及按键程序,自由选择传感器地下通道以及留存为U盘数据等功能。

框图如图1右图。  图1仪器设计框图  3传感器自由选择  自由选择了DYNAMENT公司的premier二氧化碳传感器,此传感器运用非色散红外原理检测气体,它还包括长寿命钨红外光源、可供蔓延气体转入的光地下通道、一对经温度补偿的红外原理热电互相交换检测元件、半导体温度传感器和处置红外热电互相交换检测器信号的电子电路,用于方便快捷,如图2为二氧化碳传感器外形PCB图。


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