CN116183537A - 基于差分消元的抗干扰ndir混合气体检测方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于差分消元的抗干扰NDIR混合气体检测方法和系统，该方法包括：进行标准气体定标实验；根据定标实验结果，经过差分运算，建立定量分析模型；获取待测气体在两个光源分别照射下的探测器响应；将所述探测器响应代入所述定量分析模型，即可获得待测气体浓度。本发明能够消除环境干扰因素，实现多种气体浓度测量，显著提高NDIR混合气体检测的精度。
Description
技术领域
本发明涉及气体检测技术领域，具体地，涉及一种基于差分消元的抗干扰NDIR混合气体检测方法和系统。
背景技术
伴随着工业发展，生态环境产生了一系列亟待解决的问题，比如温室效应、酸雨、雾霾等等。这些问题已经严重影响到人类的正常活动，而其根源与环境气体息息相关，环境中的二氧化碳和甲烷是产生温室效应的主要气体。在一些特定的环境中，若气体浓度超过一定限度还会产生中毒、火灾、爆炸等风险。所以多气体检测技术在煤矿开采、火灾预警、大气环境检测等领域越来越重要。常见的多气体检测技术有化学方法、可调谐二极管吸收光谱(TDLAS)技术以及非色散红外光谱(NDIR)技术等。化学方法包括电化学检测、催化燃烧式检测、光电离检测等，主要通过测量气体的物理化学特性，例如因化学反应产生的电阻、电容或电位的变化等，优势在于工艺简单，成本低，然而他们的长期稳定性以及与杂质气体的交叉敏感性较差。TDLAS技术具有灵敏度高，响应时间短，分辨率高的优势，但是需对光源进行精确调制，系统复杂，功耗高，成本高，不易实现小型化低功耗应用。与此相比，NDIR技术具有检测精度高、量程范围大，选择性好，响应速度快，寿命长且易维修等优势，因而在气体检测领域被广泛应用。
现有文献报道的基于NDIR的混合气体技术大多采用以下几种方案：1滤光片轮式多种气体测量，这种方法中光路以及且信号处理电路较为简单，但滤光片轮的转动需要增加动力模块，不仅极大的延长了测量时间而且整个测量系统比较大；2共焦气室结构多种气体测量，这种方法在一定程度上减小了系统体积，但测量多种气体数目有限，气室内壁的表面粗糙度对仪器灵敏度影响很大，对气室的材料也有一定的要求，加工要求高，制造难度大。此外，这些方法中都通过增设参考通道以降低部分噪声和基线漂移，但因为测量通道与参考通道中包含有不同相的噪声，这部分噪声无法通过比值消除，而且两个通道采用的探测器存在响应不一致的问题。另外，因为待测气体浓度测量会受环境因素(比如温度、湿度、气压等)干扰，测量通道和参考通道所测量的波长不一致，无法通过参考通道测量消除环境因素的干扰，所以，双通道测量方法受温湿度等环境因素影响较大，需要定期校准零点或增设补偿算法。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于差分消元的抗干扰NDIR混合气体检测方法和系统。
根据本发明的一个方面，提供一种基于差分消元的抗干扰NDIR混合气体检测方法，该方法包括：
进行标准气体定标实验；
根据定标实验结果，经过差分运算，建立定量分析模型；
获取待测气体在两个光源分别照射下的探测器响应；
将所述探测器响应代入所述定量分析模型，即可获得待测气体浓度。
进一步地，所述进行标准气体定标实验，包括：在每种不同的混合气体浓度下，通过两个光源轮流工作，测量已知浓度的混合气体在不同光程下的原始电压信号。
进一步地，所述根据定标实验结果，经过差分运算，建立定量分析模型，包括：
对所述原始电压信号进行处理，获得不同浓度对应不同光程的电压峰峰值；
根据所述电压峰峰值，基于探测器响应的差分表达式
确定不同浓度对应不同光程的探测器响应，所述差分表达式/>
表示当光源工作时探测器的电压峰峰值U1与探测器m的电压峰峰值Um之比，I1、Im是对应的出射光强；
以气体浓度作为自变量，以探测器响应作为因变量，构建三维曲面模型，即为所述定量分析模型。
进一步地，对所述原始电压信号进行处理，其中：采用Goertzel数字滤波的方式进行处理。
进一步地，获取待测气体在两个光源分别照射下的探测器响应，包括：
测量待测气体在两个光源分别照射下不同光程对应的探测器输出原始信号；
根据所述探测器输出原始信号，确定待测气体对应不同探测器的探测器响应。
根据本发明的第二方面，提供一种基于差分消元的抗干扰NDIR混合气体检测系统，用于实现上述的基于差分消元的抗干扰NDIR混合气体检测方法，该系统包括：
光源模块，包括两个红外光源以及与两个红外光源相对应的驱动电路，所述驱动电路用于实现光源强度的周期性变化；
探测器模块，包括多个热释电探测器，所述热释电探测器的数量与待测气体成分种类数相同，所述热释电探测器和所述光源均位于气室内；多个所述热释电探测器获取待测气体在不同光程下的原始电压信号；
主控模块，用于对所述原始电压信号进行处理，以得到待测气体浓度信息。
进一步地，所述红外光源采用具有抛物面式发射面型的宽带光源。
进一步地，所述驱动电路包括PWM发生电路和光源驱动电路，所述PWM发生电路产生两通道的方波信号并传输至所述光源驱动电路，以对所述光源进行调制，使光源强度实现周期性变化。
进一步地，所述气室的结构为直射式；所述气室内设有用于固定所述光源和所述热释电探测器的支架，两个光源在每个热释电探测器上的投影呈十字交叉状，以保证所述热释电探测器均等地受所述光源照射。
进一步地，所述主控模块包括：
信号偏置放大模块，用于对所述原始电压信号进行预处理；
微控制器，用于采集预处理后的数据，并将模拟信号转换成数字信号；
存储模块，用于存储所述数字信号。
与现有技术相比，本发明具有如下至少之一的有益效果：
1、本发明通过两个宽带光源和多个探测器，通过多光程测量及差分消元运算获得包含了多个影响因素参量(如湿度、温度、探测器响应度等)的多组数据，从而解析出混合气体的浓度。由于传感器响应SR仅取决于光程长度L、气体浓度C和待测气体的吸收常数k，而与其他因素(光源漂移、环境温度和湿度等)无关。因此，本发明能够消除环境干扰因素(如光源抖动、环境温湿度干扰等)，实现多种气体浓度测量。
2、与传统的多通道检测系统相比，本发明的测量系统体积更小、成本更低、稳定性更高，为各种气体的检测提供了更简单的方法。
3、本发明采用的双光源多探测器混合气体测量模型，适用于二氧化碳，甲烷等多种气体，本发明的测量方法能够显著提高NDIR混合气体检测的精度。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例的基于差分消元的抗干扰NDIR混合气体检测方法的原理示意图；
图2为本发明实施例的基于差分消元的抗干扰NDIR混合气体检测方法的流程示意图；
图3为本发明一实施例中两种混合气体(浓度范围分别为二氧化碳0-3000ppm，甲烷0-1000ppm)的三维曲面模型；其中，a为探测器响应SR1对应的三维曲面模型，b为探测器响应SR2对应的三维曲面模型；
图4为本发明一实施例的基于差分消元的抗干扰NDIR混合气体检测系统的结构框图；
图5为利用图4的系统进行测量的流程示意图；
图6为本发明一实施例中CO2和CH4混合气体检测系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
在本发明实施例的描述中，传感器、探测器表示同一意思，传感器响应、探测器响应表示同一意思。
不同气体分子具有独特的气体吸收峰，且吸收程度与该种气体分子的浓度有关，并遵循朗伯比尔定律，如式1：
It＝I0e-kCL 式1
式1中，I0为入射光强，It为透射光强，k为被测气体的摩尔吸收系数，C为气体浓度，L为光程长度。
基于以上定律，参照图1，以测量两种气体为例，增设一个光源，通过两个光源轮流工作，测量在不同光程下的探测器响应，获取待测气体浓度信息。根据朗伯比尔定律，可写出式2-式5：
式中，I10、I20分别是两个光源单独工作时的入射光强，L1、L2、L3、L4是不同探测器距离不同光源之间的光程长度，I1、I2、I3、I4是对应的出射光强，k1，k2分别是两种待测气体的摩尔吸收系数，C1，C2分别是待测气体浓度。
这四个表达式中，k1、k2以及L1、L2、L3、L4为常数项，I1、I2、I3、I4可以通过测量得到，I10、I20与C1、C2为未知量，可以求解此方程组，得式6：
探测器输出的电压U正比于出射光强I，满足
其中K为常数项。假设温度T和湿度R对待测气体浓度的干扰用函数f(T,R)表示，则考虑环境干扰后的透射光强It'如表达式7：
It'＝I0e-kCL+f(T,R) 式7
考虑环境干扰后的探测器输出的电压定义为U'，可得式8：
在该化简过程中，通过差分运算即可消除掉光源抖动、环境温湿度等干扰因素的影响，进一步定义传感器响应的差分表达式：
可求出两种气体的待测浓度，如式9所示：
其中M＝L2L3-L1L4。
这种方法可以扩展到n种气体，测量n种气体需要采用n个探测器。假设当n种气体都与第m种气体进行参比运算，可写出方程组如式10。传感器响应
的下角标依次代表不同的气体种类m、n，如m代表二氧化碳，n代表甲烷，上角标i表示采集信号时正在工作的光源1或者2。例如传感器响应/>
表示当光源1工作时探测器1(用于测量气体1)的电压峰峰值与探测器m(用于测量气体m)的电压峰峰值之比。/>
同理，差分运算可以消除环境干扰，且可将其化简表示为以下矩阵形式，如式11。
式中，L11、L12分别代表探测器1与光源1、光源2之间的距离，即光程；Lm1表示第m个探测器与光源1之间的光程，Lm2表示第m个探测器与光源2之间的光程。
综上分析，结合差分消元的检测方法，通过基于双光源多光程的测量系统即可求解n种待测气体的浓度。
综上，基于差分消元的抗干扰NDIR多种气体测量方法可以避免环境温湿度等因素的干扰。无需考虑环境扰动，且只需要测量在两种不同的光程下的探测器电压就可以获得多种待测气体的浓度信息。
基于上述的原理，本发明实施例提供的基于差分消元的抗干扰NDIR混合气体检测方法，参照图2，包括：
步骤S1，进行标准气体定标实验；
步骤S2，根据定标实验结果，经过差分运算，建立定量分析模型；
步骤S3，获取待测气体在两个光源分别照射下的探测器响应(即传感器响应)；
步骤S4，将探测器响应代入定量分析模型，即可获得待测气体浓度。
在一些实施方式中，在步骤S1中，定标实验中所用的标准气体由与待测气体成分相同的纯气体(比如二氧化碳)与氮气混合形成混合气体，且其浓度是预先确定的。进行标准气体定标实验，包括：在每种不同的混合气体浓度下，通过两个光源轮流工作，测量已知浓度的混合气体在不同光程下的原始电压信号。
在一些实施方式中，在步骤S2中，根据定标实验结果，经过差分运算，建立定量分析模型，包括：对原始电压信号进行处理，获得不同浓度对应不同光程的电压峰峰值；根据电压峰峰值，经过差分运算，确定不同浓度对应不同光程的探测器响应，即根据两种气体的电压峰峰值比值确定，具体地，探测器响应的差分表达式
所述差分表达式/>
表示当光源工作时探测器的电压峰峰值U1与探测器m的电压峰峰值Um之比，I1、Im是对应的出射光强；以混合气体中各成分的气体浓度作为自变量，以探测器响应作为因变量，构建三维曲面模型，即为定量分析模型。
进一步地，对原始电压信号进行处理，其中：采用Goertzel数字滤波的方式进行处理。
在步骤S3中，获取待测气体在两个光源分别照射下的探测器响应，包括：测量待测气体在两个光源分别照射下不同光程对应的探测器输出原始信号；根据探测器输出原始信号，得到待测气体对应不同光程的电压峰峰值，确定待测气体对应不同探测器的探测器响应。
在一具体实施方式中，以检测二氧化碳和甲烷的混合气体为例，步骤S1，首先进行定标实验，实验前需进行洗气操作，即用氮气(纯度达99.99％)冲扫整个气体密封罐(包含气室在内)，然后用真空泵将容器抽至真空，重复以上操作3-4次，接着开始气体测量。当将气体密封罐抽至真空后，将已知浓度的气体充至气体密封罐恢复至一个标准大气压，计算机显示并记录当前电压变化。气体浓度选取二氧化碳(0，500，1000，2000，3000ppm)和甲烷(0，500，1000ppm)分别进行混合，两个光源和两个探测器之前的四个光程分别为L1＝50mm，L2＝20mm，L3＝60mm，L4＝30mm，进行原始电压信号采集。
在原始信号采集过程中，在每种不同的混合气体浓度(共5×3＝15种)条件下，两个红外光源轮替单独工作并重复采集20次，共获取(15×2×20＝600)组类正弦信号原始数据。
步骤S2，然后对原始数据进行处理。对于原始信号进行数据预处理包括Goertzel数字滤波。Goertzel算法有以下几个关键参数：采样率R，目标频率f，检测区段采样数量N，检测区段包含目标频率的完整周期个数K，其中，采样率R是指需要分析的数据每秒钟有多少个采样，根据奈奎斯特采样定律高于信号频率的两倍即可，采样率越高，获取信号越准确。目标频率f指的是需要检测频率值，各参数间关系满足K＝Nf/R。通过这些参数可以提前计算傅里叶变换中频繁出现的系数C＝2cos(2πK/N)，然后可以对N个采样点进行以下迭代计算，即可得到信号中频率f的功率值P：
Q0＝CQ1-Q2+S
Q1＝Q0
Q2＝Q1
P＝Q1 2+Q2 2-Q1Q2
功率值P代表目标频率的能量谱数值。初始化中，Q1＝0，Q2＝0。实验中采样点数N取2000，目标频率f为5Hz(为光源的工作频率)，采样率R为1000(>2f)，包含目标频率的完整周期个数K＝10。测得600组类正弦信号数据，经过Goertzel算法即可获得不同浓度对应不同光程的信号强度(即原始信号的电压峰峰值)，通过原理推导中的传感器响应定义计算获取SR：
利用所有样品的最终传感器响应，和对应的样品的浓度，建立定量分析模型。将以混合气体浓度作为自变量，传感器响应作为因变量构建三维曲面定标模型。本实施例中，以二氧化碳气体浓度(0，496，1001，2002，3000ppm)作为x轴，甲烷气体浓度(0，500，1000ppm)作为y轴，相对应的传感器响应SR1，SR2分别作为z轴构建三维曲面模型，并进行三维曲面拟合，拟合结果如图3所示，拟合二元二次曲面方程的形式分别为：
f(x,y)＝p00+p10*x+p01*y+p20*x^2+p11*x*y+p02*y^2
p00＝-0.6351；p10＝-0.0001075；p01＝-0.0001282；
p20＝1.024e-07；p11＝-5.18e-08；p02＝1.816e-08
C-SR1拟合曲面模型的R2为0.9996，RMSE为0.01013；
f(x,y)＝p00+p10*x+p01*y+p20*x^2+p11*x*y+p02*y^2
p00＝-0.8229；p10＝-2.941e-05；p01＝-4.048e-05；
p20＝3.376e-08；p11＝-1.413e-08；p02＝3.989e-09
C-SR2拟合曲面模型的R2为0.9929，RMSE为0.003406。
步骤S3，测量两个光源分别照射下的探测器输出原始信号，计算传感器响应SR1，SR2。
步骤S4，最后根据建立的定标模型，将传感器响应代入已预先通过定标建立的定量分析模型，即可获得待测浓度C。
具体地，可以采用以下方法获取最终浓度值：(1)公式法。预先通过定标计算获取常数项，计算出SR1、SR2后，代入式9，即可得到两种气体的待测浓度。(2)代入模型法。将SR1、SR2的值分别代入三维曲面模型，分别获取一条横纵坐标为不同气体浓度的曲线，求解两曲线交点即最终浓度值。
本发明上述实施中的基于差分消元的抗干扰NDIR混合气体检测方法，通过对多个光程下的测量结果进行差分运算，能够消除环境干扰因素(如光源抖动，环境温湿度干扰等)，能够实现多种气体浓度测量。
基于相同的发明构思，本发明另一实施例提供一种基于差分消元的抗干扰NDIR混合气体检测系统，用于实现上述的基于差分消元的抗干扰NDIR混合气体检测方法，参照图4，该系统包括光源模块、气室、探测器模块、相应的调制电路模块、不同浓度的标准样品气体、气体密封罐以及主控模块，其中，光源模块包括两个红外光源以及与两个红外光源相对应的驱动电路，驱动电路用于实现光源强度的周期性变化；探测器模块包括多个热释电探测器，热释电探测器的数量与待测气体成分种类数相同，热释电探测器和光源均位于气室内；多个热释电探测器获取待测气体在不同光程下的原始电压信号；主控模块用于对原始电压信号进行处理，以得到待测气体浓度信息。
在一些实施方式中，红外光源采用具有抛物面式发射面型的宽带光源。具体地，例如选用的光源型号是IR715EN-PR(PerkinElmer Optoelectronics Company；Germany)，发射范围为2-5μm。驱动电路包括PWM发生电路和光源驱动电路，因为选用的热释电探测器只对周期变化型信号产生响应，所以选用PWM发生电路产生两通道的固定频率占空比50％的方波信号并传输至光源驱动电路，以对光源进行调制，使光源强度实现周期性变化。
在一些实施方式中，以测量二氧化碳和甲烷混合气体为例，探测模块中的两只探头均采用Infratec公司的LME-335系列，分别搭载宽测量范围二氧化碳滤光片(NBP4.2μm)和甲烷滤光片(NBP3.4μm)。由于探头需供±5V双电源，故增设驱动电路(TPS5430)负责供电。探测器信号输出至放大滤波电路(AD620)。此外，为保证AD采集到完整信号，增设偏置电路及其电压转换电路(SGM3204)。
在一些实施方式中，气室采用亚克力材质，可实现定制化结构，比如固定光源和探测器并调整它们之间的距离；气室的结构为直射式，直射式具有结构简单，光路系统稳定的优点；气室内设有用于固定光源和热释电探测器的亚克力支架，两个光源在每个热释电探测器上的投影呈十字交叉状，以保证热释电探测器均等地受光源照射。
在一些实施方式中，主控模块包括信号偏置放大模块、微控制器和存储模块，其中：信号偏置放大模块用于对传感器输出的原始电压信号进行预处理；探测器输出电压为连续的模拟信号，需转换为数字信号才能被读取，微控制器用于采集预处理后的数据，并将模拟信号转换成数字信号；本系统选用基于ATmega382内核的微控制器Arduino Uno。为缩小样机体积以及电路复杂度，数字处理电路采用Arduino自带的10位模数转换模块。存储模块，用于存储数字信号。
主控模块还包括按键模块，通过按键模块控制微控制器Arduino进行数据采集，将模拟信号转换成数字信号并存储在SD卡中，以便进行下一步的数据处理。同时微处理器可通过串口与PC端进行实时通信。
上述实施例中的检测系统，采用12V锂电池供电方式，为满足不同模块的电压需求，使用多路降压电路LM2596进行电压调控。利用上述检测系统进行混合气体检测的流程如图5所示。
以测量二氧化碳和甲烷混合气体为例，参照图6，基于差分消元的NDIR混合气体检测系统包括光源模块、探测器模块、气室以及主控模块，气室开设进气阀和出气阀，进气口与真空泵连接，二氧化碳和甲烷分别存储于气罐中。光源模块包括两个红外光源及其驱动模块(图6中红外驱动)。红外光源选择自带抛物面式发射面型的宽带光源(涵盖CO2的红外特征吸收峰4.26μm，CH4的红外特征吸收峰3.34μm)；光源驱动模块包括PWM发生器以及电源驱动模块，PWM发生模块产生固定占空比为50％的方波信号传输至电源驱动模块，驱动光源光强按类正弦曲线变化。探测器模块包括探头及其调理电路模块。探头选取热释电探测器，分别搭载宽测量范围二氧化碳滤光片(NBP4.2μm)和甲烷滤光片(NBP3.4μm)，该探头具有低温漂以及抑制机械震荡干扰结构。由于探头需供±5V双电源，故增设驱动电路负责供电。探测器信号输出至放大滤波电路(图6中放大滤波模块)。此外，为保证AD采集到完整信号，增设偏置电路及其电压转换电路，如图6中电压转换模块。优选地，气室材料选用亚克力材质，结构选取直射式。同时气室固定光源与探头位置，投影呈十字交叉状，以保证探测器能均等的受光源照射。主控模块包括微控制器、按键模块、存储模块(图6中SD模块)以及信号偏置放大模块。优选地，选用基于ATmega382内核的微控制器Arduino Uno。为缩小样机体积以及电路复杂度，数字处理电路采用Arduino自带的10位模数转换模块。传感器输出的原始电压信号传输至信号偏置放大模块进行数据预处理。通过按键模块控制微控制器Arduino进行数据采集，将模拟信号转换成数字信号并存储在SD卡中，以便进行下一步的数据处理。同时微控制器可通过串口与PC端进行实时通信。
上述实施例中的基于差分消元的抗干扰NDIR混合气体检测方法和系统，相比于现有技术，测量系统体积更小、成本更低、稳定性更高，能较为简便地获取多种待测气体浓度信息，且消除环境温度和湿度的干扰，能显著扩大非色散红外技术混合气体测量范围和测量精度。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。上述各优选特征在互不冲突的情况下，可以任意组合使用。
Claims (10)
1.一种基于差分消元的抗干扰NDIR混合气体检测方法，其特征在于，包括：
进行标准气体定标实验；
根据定标实验结果，经过差分运算，建立定量分析模型；
获取待测气体在两个光源分别照射下的探测器响应；
将所述探测器响应代入所述定量分析模型，即可获得待测气体浓度。
2.根据权利要求1所述的基于差分消元的抗干扰NDIR混合气体检测方法，其特征在于，所述进行标准气体定标实验，包括：在每种不同的混合气体浓度下，通过两个光源轮流工作，测量已知浓度的混合气体在不同光程下的原始电压信号。
3.根据权利要求2所述的基于差分消元的抗干扰NDIR混合气体检测方法，其特征在于，所述根据定标实验结果，经过差分运算，建立定量分析模型，包括：
对所述原始电压信号进行处理，获得不同浓度对应不同光程的电压峰峰值；
根据所述电压峰峰值，基于探测器响应的差分表达式
确定不同浓度对应不同光程的探测器响应，所述差分表达式/>
表示当光源工作时探测器的电压峰峰值U1与探测器m的电压峰峰值Um之比，I1、Im是对应的出射光强；
以气体浓度作为自变量，以探测器响应作为因变量，构建三维曲面模型，即为所述定量分析模型。
4.根据权利要求3所述的基于差分消元的抗干扰NDIR混合气体检测方法，其特征在于，对所述原始电压信号进行处理，其中：采用Goertzel数字滤波的方式进行处理。
5.根据权利要求1所述的基于差分消元的抗干扰NDIR混合气体检测方法，其特征在于，获取待测气体在两个光源分别照射下的探测器响应，包括：
测量待测气体在两个光源分别照射下不同光程对应的探测器输出原始信号；
根据所述探测器输出原始信号，确定待测气体对应不同探测器的探测器响应。
6.一种基于差分消元的抗干扰NDIR混合气体检测系统，用于实现权利要求1-5任一项所述的基于差分消元的抗干扰NDIR混合气体检测方法，其特征在于，包括：
光源模块，包括两个红外光源以及与两个红外光源相对应的驱动电路，所述驱动电路用于实现光源强度的周期性变化；
探测器模块，包括多个热释电探测器，所述热释电探测器的数量与待测气体成分种类数相同，所述热释电探测器和所述光源均位于气室内；多个所述热释电探测器获取待测气体在不同光程下的原始电压信号；
主控模块，用于对所述原始电压信号进行处理，以得到待测气体浓度信息。
7.根据权利要求6所述的基于差分消元的抗干扰NDIR混合气体检测系统，其特征在于，所述红外光源采用具有抛物面式发射面型的宽带光源。
8.根据权利要求6所述的基于差分消元的抗干扰NDIR混合气体检测系统，其特征在于，所述驱动电路包括PWM发生电路和光源驱动电路，所述PWM发生电路产生两通道的方波信号并传输至所述光源驱动电路，以对所述光源进行调制，使光源强度实现周期性变化。
9.根据权利要求6所述的基于差分消元的抗干扰NDIR混合气体检测系统，其特征在于，所述气室的结构为直射式；所述气室内设有用于固定所述光源和所述热释电探测器的支架，两个光源在每个热释电探测器上的投影呈十字交叉状，以保证所述热释电探测器均等地受所述光源照射。
10.根据权利要求6所述的基于差分消元的抗干扰NDIR混合气体检测系统，其特征在于，所述主控模块包括：
信号偏置放大模块，用于对所述原始电压信号进行预处理；
微控制器，用于采集预处理后的数据，并将模拟信号转换成数字信号；
存储模块，用于存储所述数字信号。
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| CN116973520A (zh) * | 2023-09-21 | 2023-10-31 | 北京燕山时代仪表有限公司 | 一种气体浓度探测器抗扰方法、系统、终端及存储介质 |
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