红外光学气体检测中的参数修正函数浓度计算与补偿方法

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红外光学气体检测中的参数修正函数浓度计算与补偿方法

谭秋林, 杨明亮, 熊继军, 薛晨阳, 刘俊, 张文栋

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谭秋林, 杨明亮, 熊继军, 薛晨阳, 刘俊, 张文栋. 红外光学气体检测中的参数修正函数浓度计算与补偿方法[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1396-1400.

引用本文:

谭秋林, 杨明亮, 熊继军, 薛晨阳, 刘俊, 张文栋. 红外光学气体检测中的参数修正函数浓度计算与补偿方法[J]. 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1396-1400.

Tan Qiulin, Yang Mingliang, Xiong Jijun, Xue Chenyang, Liu Jun, Zhang Wendong. Parameters correction function method for concentration calculation and compensation in IR optical gas measurement[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(5): 1396-1400.

Citation:

Tan Qiulin, Yang Mingliang, Xiong Jijun, Xue Chenyang, Liu Jun, Zhang Wendong. Parameters correction function method for concentration calculation and compensation in IR optical gas measurement[J]. Infrared and Laser Engineering, 2014, 43(5): 1396-1400.

红外光学气体检测中的参数修正函数浓度计算与补偿方法

1.
中北大学电子测试技术重点实验室,山西太原 030051;
2.
中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原 030051

基金项目:

国家自然科学基金（51205373）;山西省自然科学基金（2012021013-4）;国家自然基金重点项目（61335008）;高等学校优秀青年学术带头人支持计划（2013）

作者简介:
谭秋林（1979-），男，副教授，硕士生导师，博士，主要从事红外光学气体传感器、微纳传感器方面的研究。Email：tanqiulin.99@163.com

中图分类号: TP212.9

Parameters correction function method for concentration calculation and compensation in IR optical gas measurement

1.
Science and Technology on Electronic Test & Measurement Laboratory,North University of China,Taiyuan 030051,China;
2.
Key Laboratory of Instrumentation Science & Dynamic MeasurementNorth University of China,Ministry of Education,Taiyuan 030051,China

摘要: 从红外光谱吸收理论出发，提出了一种高精度的红外光学气体传感器气体浓度信号处理方法。重点阐述了气体浓度计算模型的建立和各参数的实验确定方法。从气体浓度计算的原理分析入手，通过逐步修正郎伯-比尔定律得到了一个有效的气体浓度函数关系式，供计算气体浓度用。为了减少外界温度对传感器检测结果的影响，实施了温度补偿，使得传感器能在不同温度条件下使用。经测试，传感器达到了10010-6的分辨能力，具有良好的稳定性，能够满足许多场合的使用。
- 气体传感器 /
- 浓度 /
- 温度补偿 /
- 参数修正
Abstract: From the basic principle of infrared spectrum absorption method, the high-precision gas concentration signal processing calculation method of the IR optical sensor was presented. This paper focused on the establishment of the gas concentration calculation model and experimental method for determining the various parameters. From the analysis of the principle of gas concentration calculation method, a new formula for gas detection was obtained by gradually modifying the Lambert-Beer law. The formula can be used to calculate gas concentration. To reduce the environmental temperature influence on the detection results of infrared gas concentration, temperature compensation was required. Through temperature compensation, the sensor can be used in various temperature conditions. After measurement, the sensor has good stability and realizes the 10010-6 distinguishing ability. It meets most occasions use requirement.
- gas sensor /
- concentration /
- temperature compensation /
- parameters correction

[1]
[2]	Liang Gang. Development of miniature IR gas detecting instrument [D]. Taiyuan: North University of China, 2008.(in Chinese)梁刚. 微型红外气体检测仪的研制[D]. 太原: 中北大学, 2008.
[3]	Jacky Chou. Hazardous gas monitors: a practical guide to selection, operation and applications[D]. New York: Mcgraw-Hill Book Company, 1995.
[4]
[5]
[6]	Tan Qiulin, Pei Xiangdong, Xiong Jijun, et al. The interpolation-data look-up table method for concentration calculation and compensation in optical gas measurement [J].Chinese Journal of Sensors and Actuators, 2012, 25 (11):1484-1487. (in Chinese)谭秋林, 裴向东, 熊继军, 等. 光学气体检测中的插值-数据查表浓度计算与补偿方法[J]. 传感技术学报, 2012,25(11): 1484-1487.
[7]	Zhang Guangjun, Wu Xiaoli. A novel CO2 gas analyzer based on IR absorption[J]. Optics and Lasers in Engineering,2004, 42: 219-231.
[8]
[9]	Zhang Guangjun, Li Yaping, Li Qingbo. A miniaturized carbon dioxide gas sensor based on infrared absorption [J].Optics and Lasers in Engineering, 2010, 48 (12): 1206-1212.
[10]
[11]	Hodgkinson J, Tatam R P. Optical gas sensing: a review[ J ]. Measurement Science and Technology, 2013, 24 :1-3.
[12]
[13]
[14]	Liu Jun, Tan Qiulin, Zhang Wendong, et al. Miniature low-power IR monitor for methane detection [J]. Measurement,2011, 44: 823-831.
[15]
[16]	Tan Qiulin, Zhang Wendong, Xue Chenyang, et al. Design of mini-multi-gas monitoring system based on IR absorption[J]. Optics Laser Technology, 2008, 40(5): 703-710.
[17]	Zhang Wendong, Tan Qiulin, LiuJun, et al. Two-channel IR gas sensor with two detectors based on LiTaO3 single-crystalwafer [J]. Optics Laser Technology, 2010, 42:1223-1228.

[1]	廖晶晶, 祝连庆, 宋言明, 辛璟焘, 吕峥. 基于双金属结构的光纤光栅温度不敏感滤波器 . 红外与激光工程, 2023, 52(3): 20220505-1-20220505-8. doi: 10.3788/IRLA20220505
[2]	赵洪楠, 江文松, 杨力, 罗哉, 李泓洋. 线激光传感器的边缘偏差修正方法 . 红外与激光工程, 2022, 51(4): 20210317-1-20210317-7. doi: 10.3788/IRLA20210317
[3]	刘灿, 靳长明, 谭秋林, 张磊, 张雅楠. 具有温度补偿的非分光红外CO₂传感器设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20210746-1-20210746-7. doi: 10.3788/IRLA20210746
[4]	蔡李靖, 周凯来, 沈桂竹, 姚一杨, 邱兰馨, 字崇德, 曹汛. 红外热像仪高精度测温标定技术 . 红外与激光工程, 2021, 50(10): 20210043-1-20210043-8. doi: 10.3788/IRLA20210043
[5]	赵庆川. 基于NDIR技术的超低功耗甲烷检测系统研究 . 红外与激光工程, 2020, 41(): 1-7. doi: 10.3788/IRLA20200140
[6]	赵洪常, 汪之国. 热传递对异面腔四频差动激光陀螺温度漂移补偿的影响 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 905005-0905005(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0905005
[7]	刘畅, 王双, 梁应剑, 江俊峰, 梅运桥, 刘琨, 齐晓光, 李鑫, 李元耀, 刘铁根. 光纤法珀压力传感系统设计与风洞初步实验 . 红外与激光工程, 2018, 47(7): 722002-0722002(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0722002
[8]	张雯, 刘小龙, 何巍, 娄小平, 祝连庆. 基于双光栅级联结构的温度及浓度传感特性测试 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 917006-0917006(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0917006
[9]	帅红俊, 张帅, 宋建涛, 张建华. 基于光斑跟踪系统的位敏传感器误差修正 . 红外与激光工程, 2016, 45(4): 417002-0417002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0417002
[10]	李旭, 彭欢, 王春辉. 星载激光测距仪APD最佳雪崩增益控制技术研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(5): 520001-0520001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0520001
[11]	梁丽丽, 刘明生, 李燕, 李国玉, 杨康. 长周期光纤光栅温度传感器应变交叉敏感的研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 1020-1023.
[12]	冯春, 吴洪涛, 陈柏. 基于多传感器融合的航天器间位姿参数估计 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1616-1622.
[13]	曹辉, 杨一凤, 刘尚波, 徐金涛, 赵卫. 用于光纤电流传感器SLD光源的温度控制系统 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 920-926.
[14]	潘虎, 王广宇, 宋俊玲, 于小红. 免标定波长调制光谱在气体温度和浓度测量中的应用 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 956-960.
[15]	于旭东, 徐瑜浓, 魏国, 龙兴武. 基于人工鱼群算法的机抖激光陀螺温度补偿 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 81-87.
[16]	王广宇, 洪延姬, 潘虎, 宋俊玲. 可调谐半导体激光吸收传感器的温度测量验证 . 红外与激光工程, 2013, 42(9): 2358-2363.
[17]	丁志群, 鲍吉龙, 赵洪霞, 章学首. 乙炔气体浓度的TDLAS在线监测 . 红外与激光工程, 2013, 42(4): 1015-1019.
[18]	程巳阳, 高闽光, 徐亮, 冯明春, 张天舒, 刘建国, 刘文清. 高温气体浓度光谱分析中的温度修正方法 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 413-417.
[19]	杨远洪, 段纬倩, 高丽娟. 反射型保偏光纤温度传感器现场校准方法 . 红外与激光工程, 2012, 41(8): 2107-2111.
[20]	李宗轩, 金光, 张雷, 闫勇, 解鹏, 孔林. 空间光学遥感器大型分束棱镜支撑结构设计 . 红外与激光工程, 2012, 41(8): 2096-2101.

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红外光学气体检测中的参数修正函数浓度计算与补偿方法

1. 中北大学电子测试技术重点实验室,山西太原 030051;

2. 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原 030051

作者简介:
谭秋林（1979-），男，副教授，硕士生导师，博士，主要从事红外光学气体传感器、微纳传感器方面的研究。Email：tanqiulin.99@163.com

收稿日期: 2013-09-04
修回日期: 2013-10-23
刊出日期: 2014-05-25

基金项目:

国家自然科学基金（51205373）;山西省自然科学基金（2012021013-4）;国家自然基金重点项目（61335008）;高等学校优秀青年学术带头人支持计划（2013）

中图分类号: TP212.9

关键词:

摘要: 从红外光谱吸收理论出发，提出了一种高精度的红外光学气体传感器气体浓度信号处理方法。重点阐述了气体浓度计算模型的建立和各参数的实验确定方法。从气体浓度计算的原理分析入手，通过逐步修正郎伯-比尔定律得到了一个有效的气体浓度函数关系式，供计算气体浓度用。为了减少外界温度对传感器检测结果的影响，实施了温度补偿，使得传感器能在不同温度条件下使用。经测试，传感器达到了10010-6的分辨能力，具有良好的稳定性，能够满足许多场合的使用。

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