[发明专利]一种矿用NDIR气体传感器及浓度定量分析温度补偿方法

说明书

本发明公开了一种矿用NDIR气体传感器，包括红外调制光源、微处理器、A/D模数转换器、多通道转换器、放大器、气体池、出气口、进气口，所述红外调制光源放置在气体池内部一端，在气体池上部设有出气口和进气口，所述气体池内部另一端设有待测光过滤器和参考光过滤器，且在所述待测光过滤器和参考光过滤器的后侧对应位置分别设置待测光检测器和参考光检测器。本发明同时提供了一种矿用NDIR气体传感器的浓度定量分析温度补偿方法。本发明的矿用NDIR气体传感器消除了硬件波动和系统漂移对气体浓度定量分析的影响，同时本发明的浓度定量分析温度补偿方法解决了气体浓度检测过程中由于温度的影响导致检测结果不准确的问题，确保了气体浓度检测值的准确性。

技术领域

本发明涉及NDIR气体传感技术领域，具体涉及一种矿用NDIR气体传感器及浓度定量分析温度补偿方法。

背景技术

气体浓度检测在矿山、环保、石油、化工、冶金、燃气等存在易燃、易爆、毒性气体的危险场所中广泛运用。基于非色散红外(Non-Dispersive Infra-Red，以下简称“NDIR”)光谱传感器技术的气体分析仪作为一种快速、准确的气体定量分析技术，特别在煤矿井下气体检测、连续污染物监测(CEMS)及机动车尾气检测应用中十分普遍。但是传统的NDIR分析仪在对气体浓度进行检测时容易受到环境温度的影响，难以消除硬件波动和系统漂移对气体浓度定量分析的影响。

同时，在实际测试中发现，理想状态下的NDIR气体传感器Beer’s Law定律基本计算方法，选用的标准系数与红外气体传感器特定误差补偿系数差异较大，引入的误差补偿与实际偏差不符，而且在待测范围内线性化系数b和c取决于待测气体的浓度范围和修正曲线的拟合度；随着气体浓度逐渐升高，光的散射度增加引起吸收辐射比例越来越小，引起c值逐渐偏低，所以在气体检测过程中常常会出现由于温度变化导致气体浓度定量分析结果不准确的难题。

发明内容

本发明为了克服现有技术的不足，提供了一种矿用NDIR气体传感器及浓度定量分析温度补偿方法，能够解决现有气体浓度检测中由于温度影响导致检测结果不准确的问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种矿用NDIR气体传感器，包括红外调制光源、微处理器、A/D模数转换器、多通道转换器、放大器、气体池、出气口、进气口；所述红外调制光源放置在气体池内部一端，在气体池上部设有出气口和进气口，所述红外调制光源分别与设置在气体池外部的微处理器、A/D模数转换器、多通道转换器、放大器依次电连接，所述气体池内部另一端设有待测光过滤器和参考光过滤器，且在所述待测光过滤器和参考光过滤器的后侧对应位置分别设置待测光检测器和参考光检测器，放大器分别与所述待测光检测器和参考光检测器电连接。

进一步地，所述多通道转换器电连接温度传感器。

本发明另外提供一种矿用NDIR气体传感器的浓度定量分析温度补偿方法，包括以下步骤：

步骤1，根据公式(10)计算矿用NDIR气体传感器的零点校正前吸光度A，并根据不同测试环境温度拟合出零点校正前吸光度A随待测气体浓度变化的特征修正拟合曲线，由特征修正拟合曲线得出线性化系数b和c；

A＝d[1-exp(-bx^c)] (10)

其中，

x为待测气体浓度，％；

A为零点校正前吸光度，无量纲；

d是吸收辐射比例，指待测光检测器或参考光检测器探测区域内光吸收强度与气体池内待测气体吸光度的比值，由特征修正拟合曲线确定取值，同一种矿用NDIR气体传感器的d值固定不变，无量纲；

b和c为线性化系数，由特征修正拟合曲线确定取值，同一种矿用NDIR气体传感器的b值和c值固定不变，无量纲；