紅外氣體分析儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及硬件設(shè)計(jì)

紅外氣體分析儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及硬件設(shè)計(jì)
  1 紅外分析儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　
　　紅外分析儀的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，TMS320F2812DSP發(fā)送一定頻率的調(diào)制信號(hào)控制紅外光源。紅外光源出射的紅外光，經(jīng)過(guò)充滿待測(cè)氣體的氣室被特定氣體吸收，經(jīng)過(guò)濾光片的選擇性透過(guò)，*后到達(dá)對(duì)應(yīng)紅外探測(cè)器，探測(cè)器測(cè)得吸收后的光能量的強(qiáng)度，反映了氣體吸收紅外光的強(qiáng)弱，也就反映了氣體的濃度。紅外探測(cè)器輸出的微弱信號(hào)，經(jīng)過(guò)精密的前置放大及二級(jí)放大濾波電路，得到穩(wěn)定的信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)A／D轉(zhuǎn)換，送到DSP進(jìn)行分析和處理，經(jīng)過(guò)濾波和非線性校正，*終的測(cè)量數(shù)據(jù)將按系統(tǒng)設(shè)定和當(dāng)前儀器狀態(tài)進(jìn)行傳輸，保存，或顯示刷新。注意，這里探測(cè)器測(cè)量通道*少有2路，其中，1路為測(cè)量道，1路為參比道，這樣可以達(dá)到差分測(cè)量的效果，形成對(duì)系統(tǒng)噪聲和干擾的抑制，其他幾路傳感器和A／D通道用于測(cè)量溫度、濕度及氣體壓力，參與濃度的補(bǔ)償計(jì)算。
　　
　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
　　
　　在儀器的硬件設(shè)計(jì)中紅外光源，探測(cè)器，DSP系統(tǒng)及外圍電路，信號(hào)放大電路的選擇是關(guān)鍵。本儀器紅外光源選擇了IRL715紅外光源，該光源的波長(zhǎng)范圍為從可見(jiàn)的光波長(zhǎng)到5μm，5 V電壓驅(qū)動(dòng)下工作壽命可達(dá)40 000 h。探測(cè)器選擇了有兩路測(cè)量通路的TPS2534G2。DSP采用了美國(guó)TI公司的TMS320F2812數(shù)字信號(hào)處理器，為32位定點(diǎn)DSP，內(nèi)核提供高達(dá)150 MIPS的計(jì)算帶寬，大大提高了控制系統(tǒng)的控制精度和數(shù)據(jù)處理能力，其外圍電路主要包括：數(shù)據(jù)采集、開(kāi)關(guān)量輸出、人機(jī)接口。存儲(chǔ)系統(tǒng)和USB通訊接口。信號(hào)放大電路使用了兩級(jí)AD8552運(yùn)放電路串聯(lián)，AD855X系列有自動(dòng)偏置調(diào)整的功能，是低頻微弱信號(hào)檢測(cè)放大器系統(tǒng)的優(yōu)選。因本儀器重在高速DSP系統(tǒng)在紅外分析儀器上的應(yīng)用，所以下面特別對(duì)DSP的外圍電路做個(gè)說(shuō)明。