PYS 3228 TC G2/G20传感器包括两个滤波窗,中心波长分别是4.26μm、4.0μm。其中,4.0μm为参考窗,主要由外壳、滤光片、热释电元件PZT、场效应管FET等组成。滤光片设置在窗口处,组成红外线通过的窗口。其优点为本身不发任何类型的辐射,器件功耗低,隐蔽性好,价格低;缺点为容易受各种热源、光源以及射频辐射的干扰。

针对该热释电传感器包括两个通道,设计了两个对称的放大电路,如图3所示。以一个通道为例,CA、R4、R3构成低通放大,C8、R7、R8构成零位提升,便于后续采集计算。放大器采用高阻抗输入、低噪声芯片TLC2252。

3.3 4~20 mA输出电路

ADuC845内置12位DAC,为了使4~20 mA输出电路的负载能达到1 kΩ,采用+24 V电源,同时R11为100 Ω,输出电流I=VDAC/R11。具体电路如图4所示。

4 采集方法和数据分析

4.1 采集时序和ADC设置

红外发光管和信号采集时序如图5所示。采集步骤如下:采集传感器两个通道的信号A1、Aref;红外发光源发光200 ms;采集传感器两个通道的信号B1、Bref;红外发光源熄灭800 ms;计算比值(B1-A1)/(Bref-Aref),根据这个值和标定曲线公式计算出检测气体的浓度。不断循环上述步骤。ADuC845内置的24位ADC采样周期设置为1 ms,采样精度能达到15位以上。

4.2 标定方法

根据公式*****,透过光强I与气体浓度p呈指数递减关系。为了得到更加准确的测量值,系统采用3次样条插值方法,并设置为非扭结边界条件,也就是强制使第一个点的3次导数和第2点的3次导数一样;最后一个点的3次导数和倒数第1个点一样。在Matlab7.0中显示的标定曲线如图6所示。横坐标为比值,纵坐标为气体浓度。