基于CAN总线和MSP430的CO红外检测系统设计

作者：时间：2010-03-12来源：网络收藏

2．1 传感器的原理及选择
每种物质都有特定的吸收光谱(如CO气体在光波波长4．5μm处有一个极强的吸收峰)，该特性可用于测量。可根据各种气体光谱曲线上某些特定波长处吸收峰值的变化判断气体的浓度。当红外光通过待测气体时，这些气体分子对特定波长红外光有吸收作用，吸收规律遵循朗泊-比尔定律

式中，I为透射光的能量，L/mol・cm；Io为红外辐射被气体吸收的能量，L／mol．cm；K为与气体及辐射波长有关的常数，L/mol・cm：C为被测气体的浓度．mol／L；L为辐射通过气体层的厚度，cm。
由式(1)可知，通过检测红外辐射经气体吸收后的辐射强度，就可计算出被测气体的浓度。采用SM-C0 H／M传感器，该系列模拟输出型CO采用双光束非分光红外线(NDIR)检测技术．具有抗其他气体干扰、保养维护简便、稳定性好、自带温度补偿、Modbus ASCII协议数字输出和模拟输出等优点。适用于泄漏报警、现场施工防护、简单气体分析气体、在线监测、工业过程分析等场合。
2．2 MSP430单片机工作原理及数据处理
MSP430单片机是德州仪器(TI)公司生产的超低功耗Flash型16位单片机。根据系统功能及外围电路接口要求，选用MSP430F449型单片机，该单片机具有丰富的内部硬件资源；内置的温度传感器用于检测环境温度，补偿红外传感器检测的数据；其内置A／D转换器用于将传感器输出的模拟量转换为数字量；通过硬件乘法器，实现对被测量的A／D采样数据进行高速数字滤波和温度补偿等运算。数字滤波法采用去极值平均滤波法。在脉冲干扰较严重的场合，如采用一般的平均值法，则干扰将会平均到结果中去，不易消除由干扰引起的误差。首先把Ⅳ次采样值按大小顺序排成一列，采用“冒泡排序法”，可去掉N个数据中的最大值和最小值，再计算(N-2)个数据的平均值，即为去极值平均滤波法。温度补偿的处理方法；传感器的静态特性为线性时，则温度补偿前的特性可表示为：

式中，x为传感器的输入量，y为输出量，Y为特性曲线在y轴上的截距(即环境温度引起的输出增益)，k为比例系数。
温度补偿公式法的步骤如下：
(1)给定(m+1)个温度值：T0，T1，T2，…，Tn，…，Tm，测出每一温度下传感器静态特性曲线在y轴上的截距Y0，Y1，Y2，…，Yn，…Ym；
(2)将Y表示成以温度T为自变量的n次代数多项式(nm)