CN101008653A - 二氧化碳浓度的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二氧化碳浓度的测量方法，其步骤是：步骤一，将二氧化碳浓度传感器输出的微弱信号经过放大滤波之后，获得稳定的信号；步骤二，再通过过零比较器或迟滞比较器将信号转换成方波信号；步骤三，用方波信号的脉冲宽度与二氧化碳浓度值的对应数学模型，将方波信号换算成相应二氧化碳浓度。采用本发明方法测量二氧化碳浓度，分辨率高、抗干扰能力强、测量简便、节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种对二氧化碳浓度传感器输出信号的测量方法，具体说是一种通过测量信号脉冲宽度获取二氧化碳浓度的测量方法。
背景技术
二氧化碳气体浓度在工业、农业、环保、医疗卫生等方面都是一个重要参数，二氧化碳浓度的测量越来越受到人们的重视。目前国内市场上二氧化碳测试仪主要是国外产品。这些产品多数采用红外二氧化碳传感器、电化学二氧化碳传感器，通过测量传感器输出信号的幅值大小的方法来标定二氧化碳浓度值。但采用测量幅值的方法存在如下不足之处：
1.采用这种方法必然会用到峰值保持电路，而这个电路本身必然会有一缓慢放电的过程，而对微弱的二氧化碳浓度信号来说，此过程所带来的误差是不可忽视的，甚至会直接覆盖二氧化碳浓度信号。
2.信号每经运算放大器放大之后都会引入一直流分量，而此直流分量会直接影响信号的幅值，并且此直流分量还受到环境温度、电源电压等的影响。
3 .在采样保持电路之前的电路中需要反复的测试调整放大电路的放大倍数，而且这个放大倍数非常大，即需要的运放也必然会随着放大倍数的增加而增加。
4.采用这种方法必然要使用到A/D转换器，这样就直接增加了产品投入的成本。同时A/D转换器的精度及分辨率也直接影响到测量数据的精度和分辨率。如果采用比较廉价的A/D转换器，则所测得的数据的精度和分辨率都得不到保证。如果采用高精度高分辨率的A/D转换器，那么产品的成本必然会大大增加。
发明内容
本发明的目的在于克服上述测量方法的缺点，提供一种廉价、实用、简单的二氧化碳浓度的测量方法。
本发明二氧化碳浓度的测量方法，为实现上述目的，采用测量信号脉冲宽度的方法来测定二氧化碳的浓度，其步骤是：步骤一，将二氧化碳浓度传感器输出的微弱信号经过放大滤波之后，获得稳定的信号； 步骤二，再通过过零比较器或迟滞比较器将信号转换成方波信号；步骤三，用方波信号的脉冲宽度与二氧化碳浓度值的对应数学模型(经验公式)，将方波信号换算成相应二氧化碳浓度。
方波信号的脉冲宽度与二氧化碳浓度值的对应数学模型采用数理统计的方法取得，即：用上述方法的步骤一、二，测量一组已知浓度的二氧化碳气体，得到其对应的方波信号的脉冲宽度，再用曲线拟合方法求得反应方波信号的脉冲宽度与二氧化碳浓度值对应关系的经验公式。
这样，上述由于峰值保持电路带来的误差以及A/D转换器的精度和分辨率带来的影响就被完全排除了。同时，采用测量信号脉宽的方法也排除了放大电路中带来的直流分量对测量结果的影响。
实施本发明方法的过零比较器，由运算放大器A、电阻R构成，电阻R一端与运算放大器A的正输入端相连，另一端接地。将信号从运算放大器A负输入端IN输入，从运算放大器A输出端OUT输出方波信号。
实施本发明方法的迟滞比较器，由运算放大器A、电阻R1、电阻R2构成，电阻R1一端与运算放大器A的正输入端相连，另一端接地。电阻R2一端与运算放大器A的正输入端相连，另一端与运算放大器A输出端OUT相连。将信号从运算放大器A负输入端IN输入，从运算放大器A输出端OUT输出方波信号。
本发明的有益效果有：
分辨率高。若采用测量波形幅值的大小的方法，将信号通过A/D转换电路得到一个相应的数值，若A/D转换电路的输入信号为0-5V，输出为10位数字量，当输入幅值为5V时，对应的二氧化碳浓度为4000PPM，A/D转换输出为1024，则其分辨度为4000/1024PPM，其精度则和A/D转换器的精度密切相关。如果采用测脉宽技术，信号的周期为3s，而对信号的脉宽是以us为单位计数的，其精度是非常高的。我们通过测试所得两组数据列表如下：
| 二氧化碳浓度/PPM | 信号脉宽/us | |
| 第一组 | 554 | 2029994 |
| 第二组 | 972 | 2280744 |
可见其分辨率为418/250750PPM，比采用测量幅值所获得的分辨率有非常大的提高。
抗干扰能力强。采用对二氧化碳浓度传感器输出信号测脉宽方法，峰值保持电路就可以省去，这样由于峰值保持电路带来的误差就完全排除了，而且信号的测量完全不再受到直流分量的影响，能有效的克服温漂、零漂带来的影响。
测量简便，节约成本。采用本发明的方法，只需加上一个过零比较器，不再需要峰值保持电路，同时也省去了A/D转换电路，不仅使电路变得更简单，同时也大大降低了成本。推广性强。
本发明采用的测宽技术可以很方便的移植到其他信号的测量中。
附图说明
图1、是实施本发明方法的专用过零比较器电路图。
图2、是实施本发明方法的专用过零迟滞器电路图。
图3、图4、是一组对应的信号波形图，其中图3是采用测量幅值大小方法的波形图，图4是使用本发明方法测得的方波信号波形图。
图5、图6、是一组对应的信号波形图，其中图5是采用测量幅值大小方法的波形图，图6是使用本发明方法测得的方波信号波形图。
具体实施方式
以下参照附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1、二氧化碳浓度的测量方法，其步骤是：步骤一，将二氧化碳浓度传感器输出的微弱信号经过放大滤波之后，获得稳定的信号； 步骤二，再通过过零比较器将信号转换成方波信号；步骤三，用方波信号的脉冲宽度与二氧化碳浓度值的对应数学模型(经验公式)，将方波信号换算成相应二氧化碳浓度。
方波信号的脉冲宽度与二氧化碳浓度值的对应数学模型采用数理统计的方法取得，即：用上述方法的步骤一、二，测量一组已知浓度的二氧化碳气体，得到其对应的方波信号的脉冲宽度，再用数理统计中曲线拟合方法求得反应方波信号的脉冲宽度与二氧化碳浓度值对应关系的经验公式。
实施例2、与实施例1基本相同，所不同的是：步骤二为：再通过迟滞比较器将信号转换成方波信号。
Claims (2)
1、一种二氧化碳浓度的测量方法，其步骤是：
步骤一，将二氧化碳浓度传感器输出的微弱信号经过放大滤波之后，获得稳定的信号；
步骤二，再通过过零比较器或迟滞比较器将信号转换成方波信号；
步骤三，用方波信号的脉冲宽度与二氧化碳浓度值的对应数学模型，将方波信号换算成相应二氧化碳浓度。
2、根据权利要求1所述的二氧化碳浓度的测量方法，其特征是：所述方波信号的脉冲宽度与二氧化碳浓度值的对应数学模型采用数理统计的方法取得，即：用步骤一、二，测量一组已知浓度的二氧化碳气体，得到其对应的方波信号的脉冲宽度，再用数理统计中曲线拟合方法求得反应方波信号的脉冲宽度与二氧化碳浓度值对应关系的经验公式。
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| CN 200710019461 CN101008653A (zh) | 2007-01-26 | 2007-01-26 | 二氧化碳浓度的测量方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN 200710019461 CN101008653A (zh) | 2007-01-26 | 2007-01-26 | 二氧化碳浓度的测量方法 |
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| CN101008653A true CN101008653A (zh) | 2007-08-01 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN105510827A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-04-20 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种步进电机工作状态监控方法、装置和空调控制器 |
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2007
- 2007-01-26 CN CN 200710019461 patent/CN101008653A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105510827A (zh) * | 2015-12-04 | 2016-04-20 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种步进电机工作状态监控方法、装置和空调控制器 |
| CN105510827B (zh) * | 2015-12-04 | 2018-12-18 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种步进电机工作状态监控方法、装置和空调控制器 |
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