英国e2v技术公司红外气体传感器电路设计指南.docVIP

英国 e2v 技术公司红外气体传感器电路设计指南 1. 灯驱动电路 灯供电电压为 5V（不要超过，超过会影响灯丝寿命），由频率为 4Hz，占空比为 50% 的方波信号驱动。见图一。 注意：驱动电压应能够给灯丝提供一个涌流，因此要求低电平信号要高于 0V，例 如 0.6V，否则会影响输出信号。另外，灯驱动电路要与探测器信号电路隔离，否则 灯驱动电路产生的交感脉冲会影响到信号输出。 2．传感器输出信号 传感器的输出信号（两个探测器管脚 Active detector output 和 Reference detector output）为正弦波信号。见图一。 3．信号放大电路 由于传感器输出的只是毫伏级信号，因此需要对信号进行放大处理，可参照我公司 的参考电路。 注意：IR600 系列传感器在内部已经放置了放大电路，因此输出的信号为已经放大 了的信号。IR1XXX 系列本身没有设计放大电路。 4．信号的处理 为计算气体浓度，需要得到探测器的峰峰输出电压 Vpeak-to-peak。见图一。 图一：灯驱动信号和探测器信号 Vpeak-to-peak=Max. Signal – Min. Signal  5． 气体浓度计算 5.1 标定零点和跨距 a. 计算零点 Zero = Act / Ref 其中: Act =工作探测器(Active Detector )在零点标定气体(氮气)下的 Vpeak-to-peak 输出 Ref =参考探测器(Reference Detector)在零点标定气体(氮气)下的 Vpeak-to-peak 输 出 b. 计算跨距 Span = (1 – Act / (Zero x Ref)) / (1 – exp(–aCn)) 其中: Act = 工作探测器( Active Detector)在满量程气体下的 Vpeak-to-peak Ref = 参考探测器(Reference Detector)在满量程气体下 Vpeak-to-peak Zero= 零点的计算值储存在存储器内 a = 固定常数由传感器的型号决定(e2v 提供) C = 标定时的满量程气体浓度(i.e. 5%Vol) n = 固定常数由传感器的型号决定(e2v 提供) 5.2 温度补偿 注:IR600 系列和 IR15TG 传感器本身带有温度传感器，其他型号没有。 a. 计算标准化透光度 Normalised Transmittance = Act / (Zero x Ref) 其中: Act =工作探测器( Active Detector)在被测气体下的 Vpeak-to-peak Zero=零点的计算值储存在存储器内 Ref =参考探测器(Reference Detector)在被测气体下的 Vpeak-to-peak b. 进行零点的温度补偿(α) (只有测量碳氢气体时才需要进行零点温度补偿) Normalised Transmittance (comp) = Normalised Transmittance x (1 + α (T - Tcal) 其中: α = 固定系数，由气体传感器型号决定（e2v 提供） T = 传感器工作时实际的开氏温度 Tcal = 标定时的开氏温度（保存在存储器中） c. 进行跨距的温度补偿（β） Span(comp) = Span + (β x ((T – Tcal) / Tcal)) 其中： Span = 标定时得到的跨距（保存在存储器中） β = 固定系数，由传感器型号决定（e2v 提供）  T = 传感器工作时实际的开氏温度 Tcal = 标定时的开氏温度（保存在存储器中） 5.3 计算被测气体的浓度  (1 / n) C = (–ln(1 – ((1 – Normalised Transmittance (comp)) / Span(comp))) / a) 其中： a = 固定常数，由传感器型号决定（e2v 提供） n = 固定常数，由传感器型号决定（e2v 提供） 注:在此公式中， “(1 – Normalised Transmittance(comp))”需要是正值。如果得到的是负 值，可以做如下处理。 (i) 将 (1 – Normalised Transmittance (comp))转换成正值 如，乘上 “–1”. (ii) 进行浓度计算 (iii) 显示浓度为负值 如，乘上 “–1”. 计算公式是一样的: C = – ((ln(1 – ((1 – Normalised Transmittance (comp)) / Span(comp))) / a)(1 / n)) e2v Beijing Office Adam Wen - 3 -