[发明专利]一种可调节式红外气体传感器系统及温湿度补偿方法

说明书

本发明涉及一种可调节式红外气体传感器系统，其特征在于：包括红外传感器单元、微处理器、无线通信模块和上位机，所述微处理器分别和红外传感器单元和无线通信模块连接，所述无线通信模块和上位机连接。本发明的红外传感器系统具有性能稳定、精度高、结构简单等特点，弥补了硬件电路功耗大，经验公式法适配性不好等方面的不足，且本发明的方法通过对各个气体传感器的测量通道与参比通道输出电压的比值、温湿度传感器电信号处理后，得到具有温湿度补偿功能的待测气体浓度信息。使温湿度补偿变得更加简便、适用性更强，有利于设备的小型化和低成本。

技术领域

本发明涉及红外传传感器技术，具体涉及一种可调节式红外气体传感器系统及温湿度补偿方法。

背景技术

红外气体传感器因其具有极高的气体选择性在化工、电力、环境气体监测及煤炭开采等众多领域得到广泛的应用。这种检测技术在精度、价格、使用寿命、功耗、稳定性等方面具有明显的优势。

由于红外光谱吸收检测技术在气体检测领域具有诸多的优势，所以国内外科研机构对该技术的应用进行了较为深入的研究。受待测气体含水量的状态、热释电探测器的检测机理以及外围电路各元器件的温漂等影响，检测环境温湿度会从多个方面干扰非色散红外气体传感器的测量精度。

目前，市面上现存的采样气室大多是直射式，本设计提出了一种新型可调节气室，使气体与红外光充分接触，提高测量精度，便于系统小型化设计。

现阶段消除温湿度变化对非色散红外气体传感器的非线性影响主要有两种方法：硬件控制法以及经验公式补偿法。硬件控制法的主要思想是通过外置设备使气体传感器的气室温度处于动态平衡中，并使用防水装置，从而避免因检测环境温湿度变化所带来的测量误差。但硬件电路模块的加入增加了功耗、提升了制造成本且不利于设备小型化。而经验公式补偿法是采用最小二乘法对同一浓度气体在不同温湿度下引起的误差进行非线性拟合来确定相关系数。但此种方法计算量较大，且其使用场合有局限性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可调节式红外气体传感器系统及温湿度补偿方法。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：提供一种可调节式红外气体传感器系统，其创新点在于：一种可调节式红外气体传感器系统，其特征在于：包括红外传感器单元、微处理器、无线通信模块和上位机，所述微处理器分别和红外传感器单元和无线通信模块连接，所述无线通信模块和上位机连接；

所述红外传感器单元包括红外传感器的采样气室、温度传感器、湿度传感器、红外光源、热释电探测器、第一高反射镜、第二高反射镜和第三高反射镜，所述采样气室的截面为长方形两侧下半部分对称开设倒直角，所述采样气室两侧的倾斜部分分别为第一挡板和第二挡板，所述红外光源和热释电探测器分别对应安装于第一挡板和第二挡板上；所述第一高反射镜和第二高反射镜分别滑动对称安装于采样气室顶部两侧，所述第三高反射镜安装于采样气室内底部中间位置；所述采样气室内底部还安装温度传感器和湿度传感器；所述采样气室两侧上端还对称设有进气口和出气口。

进一步的，所述第一挡板和第二挡板均为活动式挡板，采样气室内底部两侧分别设有可固定第一挡板和第二挡板的第一卡扣和第二卡扣。

进一步的，所述无线通信模块采用的无线通信技术为无线技术LoRa。

进一步的，所述微处理器内部嵌有GWO-BP算法。

进一步的，所述温度传感器、湿度传感器和热释电探测器均通过引脚穿出采样气室与微处理器连接，所述引脚穿出采样气室的位置与采样气室密封。

为解决以上技术问题，本发明还提供了一种红外传感器的温湿度补偿方法，其特征在于：包括以下具体步骤：

（1）创建一个BP神经网络，即设定BP神经网络的输入层的神经元个数、隐含层的神经元个数和输出层的神经元个数；