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紅外氣體分析儀的系統(tǒng)結構及硬件設計

日期:2025-07-02 05:37
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摘要:
紅外氣體分析儀的系統(tǒng)結構及硬件設計
  1 紅外分析儀的系統(tǒng)結構
  
  紅外分析儀的系統(tǒng)結構框圖如圖1所示,TMS320F2812DSP發(fā)送一定頻率的調制信號控制紅外光源。紅外光源出射的紅外光,經(jīng)過充滿待測氣體的氣室被特定氣體吸收,經(jīng)過濾光片的選擇性透過,*后到達對應紅外探測器,探測器測得吸收后的光能量的強度,反映了氣體吸收紅外光的強弱,也就反映了氣體的濃度。紅外探測器輸出的微弱信號,經(jīng)過精密的前置放大及二級放大濾波電路,得到穩(wěn)定的信號,信號經(jīng)過A/D轉換,送到DSP進行分析和處理,經(jīng)過濾波和非線性校正,*終的測量數(shù)據(jù)將按系統(tǒng)設定和當前儀器狀態(tài)進行傳輸,保存,或顯示刷新。注意,這里探測器測量通道*少有2路,其中,1路為測量道,1路為參比道,這樣可以達到差分測量的效果,形成對系統(tǒng)噪聲和干擾的抑制,其他幾路傳感器和A/D通道用于測量溫度、濕度及氣體壓力,參與濃度的補償計算。
  
  2 系統(tǒng)硬件設計
  
  在儀器的硬件設計中紅外光源,探測器,DSP系統(tǒng)及外圍電路,信號放大電路的選擇是關鍵。本儀器紅外光源選擇了IRL715紅外光源,該光源的波長范圍為從可見的光波長到5μm,5 V電壓驅動下工作壽命可達40 000 h。探測器選擇了有兩路測量通路的TPS2534G2。DSP采用了美國TI公司的TMS320F2812數(shù)字信號處理器,為32位定點DSP,內核提供高達150 MIPS的計算帶寬,大大提高了控制系統(tǒng)的控制精度和數(shù)據(jù)處理能力,其外圍電路主要包括:數(shù)據(jù)采集、開關量輸出、人機接口。存儲系統(tǒng)和USB通訊接口。信號放大電路使用了兩級AD8552運放電路串聯(lián),AD855X系列有自動偏置調整的功能,是低頻微弱信號檢測放大器系統(tǒng)的優(yōu)選。因本儀器重在高速DSP系統(tǒng)在紅外分析儀器上的應用,所以下面特別對DSP的外圍電路做個說明。

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