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基于GA-WNN温度补偿的红外CO2气体传感器系统研究
被引量：
11
1
作者
孙亚飞
顾芳
+3 位作者
黄亚磊
李敏
何鹏翔
张加宏
《传感技术学报》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第10期1613-1620,共8页
为了提高红外CO_2气体传感器的探测灵敏度和精度,首先基于计算流体动力学(CFD)仿真计算,研究了传感器腔内气体辐射功率吸收效率与腔体结构之间的关系,模拟结果表明:当圆柱腔体的直径与内壁反射率固定时,腔体结构存在最佳腔长可使传感器...
为了提高红外CO_2气体传感器的探测灵敏度和精度,首先基于计算流体动力学(CFD)仿真计算,研究了传感器腔内气体辐射功率吸收效率与腔体结构之间的关系,模拟结果表明:当圆柱腔体的直径与内壁反射率固定时,腔体结构存在最佳腔长可使传感器红外辐射功率吸收效率达到最大。然后基于CFD仿真的结果设计和实现了CO_2气体传感器,并开展了实验比对与验证,进而着重研究了环境温度对气体测量结果的影响。实验结果表明:在5℃～45℃温度范围内,传感器在0～2 000×10^(-6)浓度范围内的测量误差随着温度升高而显著增大。最后采用遗传小波神经网络算法(GA-WNN)对传感器进行了温度补偿,数据融合补偿后传感器的温度漂移得到了较好的抑制,其绝对误差小于±70×10^(-6),在非样本温度点下,整体平均误差小于±100×10^(-6),表明CO_2气体传感器的测量精度得到了较好的提升。
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关键词
红外
co2气体传感器
吸收效率
流体动力学
温度补偿
遗传小波神经网络算法
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职称材料
空间双光路红外CO_2气体传感器及其测量模型
被引量：
20
2
作者
李亚萍
张广军
李庆波
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2009年第1期14-19,共6页
提出了一种基于空间双光路结构的红外CO2气体传感器。阐述了传感器光学探头的结构和工作原理，并给出了气室的几何形状和相应的尺寸参数。以朗伯-比尔定律为理论依据，结合空间双光路结构的工作机理．以及红外光源周期性开关的工作方式...
提出了一种基于空间双光路结构的红外CO2气体传感器。阐述了传感器光学探头的结构和工作原理，并给出了气室的几何形状和相应的尺寸参数。以朗伯-比尔定律为理论依据，结合空间双光路结构的工作机理．以及红外光源周期性开关的工作方式．推导出了该传感器的线性测量模型，并采用最小二乘法对建立的测量模型进行标定。在静态下对该传感器的传感特性进行了测试，测试结果表明：在0～3％的测量范围内，该传感器的实验值与真实值符合较好，其精度为0．0242％；系统运行良好，可无故障连续在线测量30d以上。该传感器能有效消除温度信号和背景光信号的干扰．能够在5～40℃的温度内、不同杂光背景下正常工作，基本满足CO2气体浓度测量的功耗低、精度高、稳定性好等要求。
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关键词
空间双光路
红外吸收
co2气体传感器
最小二乘法
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职称材料
新型扁锥腔红外CO_2气体传感器系统研究
被引量：
4
3
作者
黄亚磊
顾芳
+3 位作者
李敏
孙亚飞
何鹏翔
张加宏
《传感技术学报》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第12期1797-1804,共8页
为提高红外CO_2气体传感器测量精度,本文利用非分光红外探测技术设计了以白炽灯红外光源、双通道热电堆红外探测器和扁锥腔体为主要元件构成的新型红外CO_2气体传感器。采用Zemax光路仿真分析,研究了新型扁锥腔CO_2气体传感器探测面光...
为提高红外CO_2气体传感器测量精度,本文利用非分光红外探测技术设计了以白炽灯红外光源、双通道热电堆红外探测器和扁锥腔体为主要元件构成的新型红外CO_2气体传感器。采用Zemax光路仿真分析,研究了新型扁锥腔CO_2气体传感器探测面光强分布,并结合ANSYS FLUENT软件对扁锥型气室进行结构优化。以STM32单片机为核心,实现了光源电调制,采用ICL7650放大处理探测器的电信号,再由STM32控制ADC进行信号采集,提高了测量系统的抗干扰能力。在此基础上开展了标定和测试实验,结果表明:在25℃环境中,传感器能够准确检测出0～2 000×10-6量程范围内的CO_2气体浓度,具有较好的重复性和长期稳定性。3组实验平均相对误差最大为5.2%,重复性误差最大为5.5%,稳定度为2.3%。该研究对红外CO_2气体传感器结构优化和测量精度的提高具有参考意义。
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关键词
红外
co2气体传感器
扁锥腔体
STM3
2
单片机
重复性
长期稳定性
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职称材料
题名
基于GA-WNN温度补偿的红外CO2气体传感器系统研究
被引量：
11
1
作者
孙亚飞
顾芳
黄亚磊
李敏
何鹏翔
张加宏
机构
南京信息工程大学
南京信息工程大学
南京信息工程大学
出处
《传感技术学报》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第10期1613-1620,共8页
基金
国家自然科学基金项目(61307113,61306138)
江苏省高等学校大学生实践创新训练计划项目(201710300092)
江苏高校优势学科Ⅱ期建设工程项目。
文摘
为了提高红外CO_2气体传感器的探测灵敏度和精度,首先基于计算流体动力学(CFD)仿真计算,研究了传感器腔内气体辐射功率吸收效率与腔体结构之间的关系,模拟结果表明:当圆柱腔体的直径与内壁反射率固定时,腔体结构存在最佳腔长可使传感器红外辐射功率吸收效率达到最大。然后基于CFD仿真的结果设计和实现了CO_2气体传感器,并开展了实验比对与验证,进而着重研究了环境温度对气体测量结果的影响。实验结果表明:在5℃～45℃温度范围内,传感器在0～2 000×10^(-6)浓度范围内的测量误差随着温度升高而显著增大。最后采用遗传小波神经网络算法(GA-WNN)对传感器进行了温度补偿,数据融合补偿后传感器的温度漂移得到了较好的抑制,其绝对误差小于±70×10^(-6),在非样本温度点下,整体平均误差小于±100×10^(-6),表明CO_2气体传感器的测量精度得到了较好的提升。
关键词
红外
co2气体传感器
吸收效率
流体动力学
温度补偿
遗传小波神经网络算法
Keywords
infrared CO
2
gas sensor
absorption efficiency
CFD
temperature compensation
GA-WNN algorithm
分类号
TH744 [机械工程—光学工程]
O368 [理学—流体力学]
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职称材料
题名
空间双光路红外CO_2气体传感器及其测量模型
被引量：
20
2
作者
李亚萍
张广军
李庆波
机构
北京航空航天大学精密光机电一体化技术教育部重点实验室
出处
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2009年第1期14-19,共6页
基金
国家863计划项目
文摘
提出了一种基于空间双光路结构的红外CO2气体传感器。阐述了传感器光学探头的结构和工作原理，并给出了气室的几何形状和相应的尺寸参数。以朗伯-比尔定律为理论依据，结合空间双光路结构的工作机理．以及红外光源周期性开关的工作方式．推导出了该传感器的线性测量模型，并采用最小二乘法对建立的测量模型进行标定。在静态下对该传感器的传感特性进行了测试，测试结果表明：在0～3％的测量范围内，该传感器的实验值与真实值符合较好，其精度为0．0242％；系统运行良好，可无故障连续在线测量30d以上。该传感器能有效消除温度信号和背景光信号的干扰．能够在5～40℃的温度内、不同杂光背景下正常工作，基本满足CO2气体浓度测量的功耗低、精度高、稳定性好等要求。
关键词
空间双光路
红外吸收
co2气体传感器
最小二乘法
Keywords
space double beams
infrared absorption
co2
gas sensor
least squares method
分类号
TN214 [电子电信—物理电子学]
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职称材料
题名
新型扁锥腔红外CO_2气体传感器系统研究
被引量：
4
3
作者
黄亚磊
顾芳
李敏
孙亚飞
何鹏翔
张加宏
机构
南京信息工程大学物理与光电工程学院
南京信息工程大学江苏省大气环境与装备技术协同创新中心
南京信息工程大学江苏省气象探测与信息处理重点实验室
出处
《传感技术学报》
CAS
CSCD
北大核心
2018年第12期1797-1804,共8页
基金
国家自然科学基金项目(61307113
61306138)
+1 种基金
江苏省高等学校大学生实践创新训练计划项目(201710300092)
江苏高校优势学科Ⅱ期建设工程项目
文摘
为提高红外CO_2气体传感器测量精度,本文利用非分光红外探测技术设计了以白炽灯红外光源、双通道热电堆红外探测器和扁锥腔体为主要元件构成的新型红外CO_2气体传感器。采用Zemax光路仿真分析,研究了新型扁锥腔CO_2气体传感器探测面光强分布,并结合ANSYS FLUENT软件对扁锥型气室进行结构优化。以STM32单片机为核心,实现了光源电调制,采用ICL7650放大处理探测器的电信号,再由STM32控制ADC进行信号采集,提高了测量系统的抗干扰能力。在此基础上开展了标定和测试实验,结果表明:在25℃环境中,传感器能够准确检测出0～2 000×10-6量程范围内的CO_2气体浓度,具有较好的重复性和长期稳定性。3组实验平均相对误差最大为5.2%,重复性误差最大为5.5%,稳定度为2.3%。该研究对红外CO_2气体传感器结构优化和测量精度的提高具有参考意义。
关键词
红外
co2气体传感器
扁锥腔体
STM3
2
单片机
重复性
长期稳定性
Keywords
infrared
co2
gas sensor
flat cone cavity
STM3
2
microcontroller
repeatability
long-term stability
分类号
TH744 [机械工程—光学工程]
O368 [理学—流体力学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于GA-WNN温度补偿的红外CO2气体传感器系统研究
孙亚飞
顾芳
黄亚磊
李敏
何鹏翔
张加宏
《传感技术学报》
CAS
CSCD
北大核心
2018
11
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
空间双光路红外CO_2气体传感器及其测量模型
李亚萍
张广军
李庆波
《光学精密工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2009
20
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
新型扁锥腔红外CO_2气体传感器系统研究
黄亚磊
顾芳
李敏
孙亚飞
何鹏翔
张加宏
《传感技术学报》
CAS
CSCD
北大核心
2018
4
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职称材料
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