基于STM32的便携式二氧化碳监测仪设计.pdfVIP

基于 STM32 的便携式二氧化碳监测仪设计 CO2 浓度的检测方法大致分化学方法和物理方法。 CO2 浓度检测方法 有滴定法、热催化法、气敏法、电化学法，这些属于化学方法，这些方法普遍 存在价格贵，普适性差等问题，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于光学来实现检测的方法。也有像光声光谱法这种化 学和物理结合的方法。吸收光谱法的依据是不同化学结构的气体分子对不同波 长的辐射的吸收程度不同， CO2 气体分子对特定波长的红外光有强烈的吸收。 目前各种检测用的 CO2 传感器主要有固体电解质式、钛酸钡复合氧化物 电容式、电导变化型厚膜式等，这些传感器存在对气体的选择性差、易出现误 报、需要频繁校准、使用寿命较短等不足。而红外吸收型 CO2 传感器具有测量 范围宽、灵敏度高、响应时间快、选择性好、抗干扰能力强等特点。因此，本 次设计采用红外吸收型 CO2 传感器。 1 传感原理 红外吸收型 CO2 气体传感器是基于气体的吸收光谱随物质的不同而存在 差异的原理制成的。不同气体分子化学结构不同，对不同波长的红外辐射的吸 收程度就不同，因此，不同波长的红外辐射依次照射到样品物质时，某些波长 的辐射能被样品物质选择吸收而变弱，产生红外吸收光谱，故当知道某种物质 的红外吸收光谱时，便能从中获得该物质在红外区的吸收峰。 同一种物质不同浓度时，在同一吸收峰位置有不同的吸收强度，吸收强 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，便可以确 定气体的浓度。 根据比尔朗伯定律，输出光发光强度 I、输入光发光强度 I0 和气体浓度 c 之间的关系为