基于DSP的高速便携红外气体分析仪.pdf

第18卷第4期
电子设计工程
2010年4月
Vvol18
INO. 4
Electronic Design Engineering
p.2010
基于DSP的高速便携外气体今析似
任都苗,毕雪芹
(西安工业大学电子信息工程学院,陕西西安710032)
摘要:提出了一种基于DSP的高频、高精度的非分光红外气体分祈仪的设计方法,详细介绍了仪器的设计思想和具
体的设计实现,重点描述了DSP相关电路和软件设计流程。处理速度和便携性是本设计关注的重点,采用了高速DSP
作为仪器的核心,使仪器可以脱离上位机来完成复杂的数据运算,这样的设计即保证了仪器的功能又使其体积大大
减小,经验本仪器的各项实验结果符合要求,对多种标准浓度CO2气体进行测量,绝对误差小于0.3%,相对误差小
于2%。该仪器分析速度快且便于携带和安装,这些特点使仪器具有广阔的应用前景
关键词:DSP;红外气体分析仪;智能仪器;高速
中图分类号:TP216
文献标识码:A
文章编号:1674-6236(2010)04-0018-04
High-speed and portable infrared gas analyzer based on DSP
REN Yu-miao, BI Xue-qin
School of Electronics and Information ngineering, Xi an fechnological Uniersity, Xi an 710032, China)
Abstract: This paper introduces a design of a high-speed, high-precision and non-dispersive Inrared as analyzer based on
DSP, describes the design conception and detailed implementation with the emphasis on the circuit and software
development related to DSP. Processing speed and portability are key features in this design. The high-speed DSP is
adopted, which can complete the complicated data processing independently without helping of advanced computer. So this
architeeture not only guarantees the functions but also reduce the size of instrument. Through testing, the whole experimental
results satisfy the requirements, measure various slandard concentrations O as, absolute error is less than 0.3%, the
relative error is less than 2. Because the instrument has the advantage of fast analyzing, portable and being installed
easily, it provides a wide foreground
Key words: digital signal processing; infrared gas analyzer; intelligent instrument; high-speed
红外气体分析仪是基于不同气体分子对特定波长红外有了更大的扩展空间,并且仪器拥有多种信号输出方式,可
光有选择性吸收的原理制成的一种物理式分析仪器,是典型以轻松与各种系统连接。
的光、机、电一体化智能传感器系统1。与其他气敏传感器系
统相比,具有灵敏度高、响应快、分析气体种类多、量程范围
红外分析仪的系统结构
宽、可连续测量等特点。在地震预报、矿井安全、石油勘探、大
红外分析仪的系统结构框图如图1所示,TYMS320F2812
气物理、医疗卫生、污染源监测、高压设备故障诊断、化工过DSP发送一定频率的调制信号控制红外光源。红外光源出射
程控制、治金等传统工业为至现在所有的新技术革命带头学的红外光,经过充满待测气体的气室被特定气体吸收,经过
科如生物科学、微电子学、新型材料等领域均有着越来越广滤光片的选择性透过,最后到达对应红外探测器,探测器测
泛的应用
得吸收后的光能量的强度,反映了气体吸收红外光的强弱,
从国内现有的红外分析器来看,大部分在线监测仪需上也就反映了气体的浓度。红外探测器输出的微弱信号,经过
位机配合完成数据的后期处理和保存,前端仅仅完成信号探精密的前置放大及二级放大滤波电路,得到稳定的信号,信
测和采集的功能,这样的设计在一些安装受限或长期无人监号经过AMD转换,送到DSP进行分析和处理,经过滤波和非
管(如污染源监测)的场合就不能适用了,针对这种状况,本线性校正,最终的測量数据将按系统设定和当前仪器状态进
文研究开发一种基于Ⅱ公司的DSP的非分光红外气体分析行传输,保存,或显示刷新。注意,这里探测器测量通道最少
仪,能够独立完成监测工作,并可将数据储存在大容量闪存有2路,其中,1路为測量道,1路为参比道,这样可以达到差
中或通过GPRS远程传输,该仪器的简洁人机接口使无论测分测量的效果,形成对系统噪声和干抗的抑制,其他几路传
量还是仪器标定都可方便完成,同时USB接的添加使仪器感器和AD通道用于测量温度、湿度及气体压力,参与浓度
收稿日期:2009-12-2
稿件编号:200912070
的补偿计算
作者简介:任都苗(1977ー),女,映西乾县人,硕士,助教。研究方向:生物医学电子与仪器,电子信息技术