[发明专利]一种带恒温恒湿二氧化碳传感器装置及其检测方法

权利要求书

1.一种带恒温恒湿二氧化碳传感器装置，其特征在于：该装置包括采样气室，红外光源，双通道热电堆探测器，温湿传感器，电机及驱动电路，单片机；还包括气泵，减压阀，装水的密封杯，气体干燥管，进料漏斗，出料漏斗；

所述气泵经过所述减压阀输出不同浓度的二氧化碳气体，气体经过所述装水的密封杯后进入所述气体干燥管；

所述采样气室内部为反射式扁锥型结构，气室成中心对称，外围包裹PI电热片和制冷片，同时气室外围设有进气口和出气口，进气口连接所述气体干燥管，干燥管内含分子筛，干燥管的上方设有进料漏斗、下方设有出料漏斗，漏斗口密封；

所述进料漏斗的接口处做两层设计，内层预留四分之一筛孔，外层则在该四分之一处镂空，其他部分密封，并用拉绳将漏斗接口外层与电机相连；

所述出料漏斗的接口处内层在所述进料漏斗的接口处内层对角的四分之一处预留四分之一筛孔，即所述出料漏斗的筛孔与所述进料漏斗筛孔相差180°，所述出料漏斗的接口外层与所述进料漏斗接口外层设计一致；

所述采样气室的截面直径大的一端装有红外光源，另一端封装双通道热电堆探测器，探测器有两路光强感应窗口分别装有参考滤光片和测量滤光片；

所述红外光源发射的红外光线通过采样气室内待测二氧化碳气体，分别通过参考滤光片和测量滤光片，并由双通道热电堆探测器接收；

所述探测器输出两路电信号，电信号经过滤波放大电路和A/D转换电路后传送到所述单片机，再经过上位机传达到终端；

所述温湿传感器与采样气室的出气口连接，用于实时采集采样气室中气体的实际温度/湿度，并将温度/湿度信息传输至所述单片机；

所述单片机用于设置目标温度/湿度，将接收到的实际湿度/温度分别与设定的目标湿度/温度比较，发送信号给驱动电路驱动电机正/反转使进料/出料漏斗打开，或者驱动PI电热片/制冷片加/散热。

2.根据权利要求1所述的带恒温恒湿二氧化碳传感器装置，其特征在于：所述采样气室的轴线与所述红外光源发出的红外线平行。

3.根据权利要求1或2所述的带恒温恒湿二氧化碳传感器装置，其特征在于：所述单片机，具体执行以下操作：

设置所需的目标温度/湿度；将所述温湿传感器实时采集的采样气室中气体的实际湿度/温度分别与设定的目标湿度/温度比较；

当实际湿度大于目标湿度时，所述单片机输出占空比可变的PWM信号给驱动电路驱动电机正转使进料漏斗打开增加分子筛数量；

当实际湿度小于目标湿度时，所述单片机输出占空比可变的PWM信号给驱动电路驱动电机反转使出料漏斗打开减少分子筛数量；

当实际温度低于目标温度时，所述单片机输出占空比可变的PWM信号给驱动电路驱动PI电热片进行加热；

当实际温度高于目标温度时，所述单片机输出占空比可变的PWM信号给驱动电路驱动制冷片进行散热。

4.根据权利要求3所述的带恒温恒湿二氧化碳传感器装置，其特征在于：所述单片机采用增量式PID算法对采样气室的温度/湿度进行调节控制；

将所设定的目标温度/湿度和当前温度/湿度作为入口参数输人增量式PID算法，由算法计算得出当前单片机输出的PWM增量。

5.基于权利要求1所述的装置实现的一种二氧化碳气体浓度检测方法，其特征在于：该方法具体包括：

首先对朗伯-比尔定律进行修正计算出射光光强，修正过后的朗伯-比尔定律表示为

I为出射光的光强，I₀为入射光的光强，S为非吸收波段占检测通道入射光范围的比例系数，C为气体的浓度，L为红外光穿过气体的有效路径，β₁为气体的吸光系数；

然后对朗伯-比尔定律积分公式进行修正计算红外光吸收度，修正后的公式表示为

A为红外光吸收度，β₂为测量通道上的二氧化碳气体在测量通道上的响应系数；

最后计算二氧化碳气体浓度公式表示为