基于非分散紅外原理的熱電堆傳感器原理分析及電路設計

　　如需利用修正后的比爾-朗伯方程測量未知濃度的二氧化碳氣體，則請按下述步驟操作：

　　1. 向腔室注入未知濃度氣體并使其穩(wěn)定。

　　2. 測量ACT，它表示測量通道傳感器的峰峰值輸出。

　　3. 測量REF，它表示基準通道傳感器的峰峰值輸出。

　　4. 測量溫度T，單位K。

　　5. 使用校準后的ZERO和SPAN值。

　　6. 使用之前確定的b和c值。

　　7. 計算相對吸收率：

　　計算濃度，應用理想氣體定律下的溫度補償：

　　此步假定TLOW = TCAL.

　　NTC熱敏電阻算法與計算

　　NTC熱敏電阻等效電路如圖9所示。

　　圖9. NTC熱敏電阻電路

　　熱敏電阻上的電壓為：

　　其中：

　　1.VCC 為 3.3 V.

　　2.RNTC 為熱敏電阻值。

　　NTC熱敏電阻值可以表示為：

　　其中：

　　1.RTH 表示溫度為T0時的熱敏電阻值。

　　2.β 是NTC熱敏電阻數(shù)據(jù)手冊中的參數(shù)。

　　3.RNTC 表示溫度T時的熱敏電阻值。

　　合并以上兩個方程可得：

　　在每個燈的斬波時間間隔內(nèi)，ADC切換至NTC采樣，如圖10所示。

　　圖10. NTC和熱電堆采樣時序以及燈的斬波

　　用戶交互界面

　　EVAL-ADICUP360平臺板通過USB端口連接PC。該板顯示為一個虛擬COM設備。任意類型的串口終端均可與EVAL-ADICUP360板交互，用于開發(fā)和調(diào)試。關于軟件操作的詳細信息，請參閱電路筆記CN-0338。

　　圖11顯示了典型EVAL-CN0338-ARDZ板的相對吸收率(FA)與二氧化碳濃度的函數(shù)關系。

　　圖11. 典型EVAL-CN0338-ARDZ板的相對吸收率與二氧化碳濃度的關系

　　測試設置的功能框圖如圖12所示，EVAL-CN0338-ARDZ Arduino擴展板和EVAL-ADICUP360 Arduino兼容平臺板的照片如圖13所示。

　　圖12. 測試設置功能框圖

　　圖13. EVAL-CN0338-ARDZ板和EVAL-ADICUP360板照片

　　總結

　　實現(xiàn)NDIR測量所需的模擬電子器件包括精密低噪聲放大器和高分辨率模數(shù)轉換器。本文所述的電路是高集成度解決方案，其利用精密模擬微控制器ADuCM360來執(zhí)行精密PGA功能、精密Σ-Δ ADC轉換以及數(shù)字控制和處理。

　　Arduino擴展兼容能力支持快速開發(fā)NDIR設計原型，以及根據(jù)具體應用要求定制軟件。