非色散红外CO2气体传感器的抗温湿度干扰设计

为了抑制环境温湿度对非色散红外(NDIR)CO2气体传感器测量精度的严重干扰,从硬件补偿的角度出发,为其设计了低湿控制模块与恒温控制模块.采用由聚偏氟乙烯(PVDF)疏水滤膜与3A分子筛构造的气体干燥管过滤CO2气体中的水份实现气室降湿,同时采用增量式比例-积分-微分(PID)算法调节包裹在光学气室外的加热片的功率,达到恒温效果.研究分析了温湿度对气体浓度测量精度的影响,对低湿恒温抗干扰设计进行了测试和验证.实验结果表明,基于气体干燥管的低湿控制模块能够将CO2气体的湿度降低到8％左右,而恒温控制模块能够将气室温度稳定在40℃.在复杂温湿度环境下,0～2000×10-6气体浓度范围内,具有抗温湿度干扰设计的CO2气体传感器的浓度测量平均相对误差为8.38％,显著减小了检测系统的温湿度漂移,研究结果对于研制高性能的NDIR气体传感器有参考价值.