便携式二氧化碳检测仪的设计.pdf

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1、2011年第3O卷第7期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)95便携式二氧化碳检测仪的设计闻明,张策(中国地震局地壳应力研究所,北京100085)摘要:为了探测地震废墟狭小空间内幸存者的呼出气体,设计了便携式二氧化碳检测仪。检测仪采用红外二氧化碳传感器进行检测,通过单片机直接获取数字信号,并具有温度补偿功能。检测结果通过真空荧光显示屏显示,超过预设值触发声光报警废墟实验表明:该检测仪适用于狭小空间内幸存者的搜索工作。关键词:单片机;二氧化碳;检测;搜索中图分类号:TP2

2、12文献标识码:A文章编号:1000-9787(2011)07-0095-02DesignofportablecarbondioxidedetectorWENMing,ZHANGCe(InstituteofCrustalDynamics,ChinaEarthquakeAdministration,Beijing100085,China)Abstract:Inordertodetecttheexhaledgasesofearthquakesurvivorsintheruinsofanarrowspace,aportablec

3、arbondioxidedetectorisdeveloped.Thedetectorusinginfraredsensorstodetectcarbondioxide,directlyaccesstodigitalsignalsthroughthemicrocontroller,andhastemperaturecompensationfunction.Theresuhisdisplayedbyavacuumnuorescentdisplayer,andwhenituptothepresetvalue,thesounda

4、ndlightalarmwillbetriggered.Thetestintheruinsshowthatthedetectorissuitablefornarrowspacesurvivorssearch.Keywords:singlechipprocessor;carbondioxide;detection;search0引言,=loexp(eLC),(1)地震救援行动成败的关键在于能否及时发现幸存者。式中s为摩尔吸光系数;C为待测气体体积分数,,J为光在地震废墟狭小空间内,幸存者呼出的二氧化碳得以富集,和气体的作用长

5、度(光路长度)。对上式进行变换得可通过二氧化碳体积分数检测来搜索幸存者。为此,设计c:1n(Io/I)(2)L了一种适用于废墟现场使用的二氧化碳检测装置。目前广0当摩尔吸光系数一定时,通过检测出射光强度,即可计泛应用的二氧化碳传感器主要有固体电解质传感器、红外算得到二氧化碳体积分数。由于不同气体分子结构不同,传感器等。固体电解质二氧化碳传感器是一种内含热其吸收峰位置也不同,利用波数为2342cm的红外线作为敏电阻器混合式二氧化碳敏感元件,优点为体积小,对环境光源检测二氧化碳体积分数,不易受到其他气体分子浓度温湿度不敏感。缺

6、点为预热时间长,一般2h才能达到稳的影响。但摩尔吸光系数受到环境温度和气压的影响,温定,因此,不适于现场工作的设备使用。本设计采用内部无度升高时气体密度下降,测得体积分数下降;气压升高时气移动部件、测量过程不发生化学反应的非色散红外二氧化体密度上升,测得体积分数上升,因此,红外二氧化碳传感碳传感器,该传感器具有测量范围宽、灵敏度高、响应时间器的测量结果需要校正。快、选择性好、抗干扰能力强等特点。2系统设计1工作原理2.1硬件电路设计二氧化碳的红外吸收光谱如图1所示L3,在波数为系统硬件结构如图2所示。单片机选用STC的23

7、42cm处,二氧化碳有强吸收峰。其吸收关系服从朗12C5A60S2,引脚连接见图3。12C5A60S2是高速、低功耗、伯一比尔(Lambe~一Beer)吸收定律,出射光强度,、入射光强超强抗干扰的新一代8051单片机,工作电压范围为5.5-度和气体体积分数C之间的关系为.收稿日期:20115-o5基金项目:中央级公益性院所基本科研业务专项资助项目(ZDJ2010-018)传感器与微系统第3O卷10的读数。因此,VFD显示屏适用于野外工作仪器。懈0.8-捌2.2软件设计0.6-霞单片机控制软件采用模块化设计,采用C语言编写,

8、主0.4__程序流程如图4所示。首先初始化系统配置,串口1接收O.2-I●300020001000二氧化碳模块输出的结果,串口2发送显示数据。通过按波数/cm键输入海拔高度,经查表法得到气压值。串行单总线读取图1二氧化碳红外吸收光谱DSISB20测得的温度值,单片机ADCI)读取电池电压。读Fig1In

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