基于非分散红外原理的热电堆传感器原理分析及电路设计

　　这一关系表明，对于任意固定的设置，低浓度时气体对相对吸收率的影响要高于高浓度;但是，可以调节k和l，以便针对所需的气体浓度范围提供最佳吸收。这意味着较长的光学路径更适合于低气体浓度，而较短的光学路径更适合于高气体浓度。

　　下文描述了两点校准步骤，这在使用理想比尔-朗伯公式确定kl常数的情况下是必需的。如果b = kl，则

　　校准的第一步要求对传感器组件施加低浓度的二氧化碳气体(或纯氮气，即0%浓度的二氧化碳气体)。

　　1.ACTLOW表示低浓度气体环境中测量通道传感器的峰峰值输出。

　　2.REFLOW表示低浓度气体环境中基准通道传感器的峰峰值输出。

　　3.TLOW表示低浓度气体的温度。

　　校准的第二步要求将已知浓度(xCAL)的二氧化碳气体施加到组件上。通常，xCAL浓度水平选择浓度范围内的最大值(比如针对工业空气质 量范围，选择0.5%体积浓度)。

　　1.ACTCAL表示校准气体浓度为xCAL时，测量通道传感器的峰峰值输出。

　　2.REFCAL表示校准气体浓度为xCAL时，基准通道传感器的峰峰值输出。

　　这样就可以写出以下含有两个未知数(I0和b)的联立方程：

　　求解两个方程的I0 和 b,

　　然后，对于未知浓度(x)的气体，其中：

　　ACT表示未知气体环境中测量通道传感器的峰峰值输出。

　　REF表示未知气体环境中基准通道传感器的峰峰值输出。

　　T表示未知气体的温度，单位为K。

　　系数T/TLOW补偿温度变化对气体浓度的影响(在此使用了理想气体定律)。

　　修正比尔-朗伯定律

　　出于实际考虑，在使用NDIR时，需要修改比尔-朗伯定律以得到精确的读数，如下所示：

　　因为并非所有达到热电堆的红外辐射都经历过理想的气体吸收(哪怕气体浓度较高)，因而引入SPAN系数。由于滤光器带宽和吸收频谱的精细结构，SPAN小于1。

　　光学路径长度的变化和光的散射要求增加指数项c，以便使方程精确吻合实际吸收数据。

　　b和SPAN常数值同样取决于测量的浓度范围。典型浓度范围如下所示：

　　1.工业气体质量(IAQ)：0至0.5% vol. (5000 ppm)。注意，环境空气中的二氧化碳浓度约为0.04% vol.，或400 ppm。

　　2.安全防护：0至5% vol.。

　　3.燃烧：0至20% vol.。

　　4.过程控制：0至100% vol.。

　　特定系统的b和c实际值通常使用曲线拟合程序从FA与浓度x的关系曲线上的一个数据点求得。

　　对于b和c常数已确定的给定系统，ZERO和SPAN的数值可以使用两点校准法计算得到。

　　此过程的第一步是注入低浓度xLOW气体，并记录以下内容：

　　1.ACTLOW: 低浓度气体环境中测量通道传感器的峰峰值输出。

　　2.REFLOW: 低浓度气体环境中基准通道传感器的峰峰值输出。

　　3.TLOW: 低浓度气体的温度，单位为K。

　　校准的第二步要求将已知浓度(xCAL)的二氧化碳气体施加到组件上。通常，xCAL浓度水平选择浓度范围内的最大值(比如针对工业空气质量范围，选择0.5%体积浓度)。记录以下内容：

　　1.ACTCAL: 校准气体浓度为xCAL时，测量通道传感器的峰峰值输出。

　　2.REFCAL: 校准气体浓度为xCAL时，基准通道传感器的峰峰值输出。

　　这样就可以写出以下含有两个未知数(I0和SPAN)的联立方程：

　　求解两个方程中的ZERO和SPAN：