CN112683837A - 一种基于红外技术的二氧化碳浓度检测方法 - Google Patents
一种基于红外技术的二氧化碳浓度检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112683837A CN112683837A CN202110104432.7A CN202110104432A CN112683837A CN 112683837 A CN112683837 A CN 112683837A CN 202110104432 A CN202110104432 A CN 202110104432A CN 112683837 A CN112683837 A CN 112683837A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- concentration
- node
- value
- max
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于红外技术的二氧化碳浓度检测方法,包括以下步骤:S1:根据二氧化碳浓度检测传感器节点所环境温度范围,计算得到三个温度节点处的温度数值;S2:根据其二氧化碳浓度测量范围,计算得到任意范围内各个节点的二氧化碳浓度数值;S3:对每个i∈{1,2,3}和j∈{1,2,…,N},测量该节点在温度Ti和二氧化碳浓度Cj下的输出电压值Ui,j;S4:针对当前温度数值T和输出电压值U,获得该节点下的输出电压值U j;S5:计算获得当前的二氧化碳的估计浓度。在本发明中,该二氧化碳浓度检测方法可以在标定阶段采集数据量和浓度估计准确性之间灵活调节,并通过调整一个参数取值来轻松的调整对应的采集数据量,适应了浓度估计准确性的检测需求。
Description
技术领域
本发明涉及二氧化碳浓度检测技术领域,尤其涉及一种基于红外技术的二氧化碳浓度检测方法。
背景技术
二氧化碳气体传感器应用广泛,且种类很多,其中,红外光学式以其测量范围宽,灵敏度高,精度高,响应速度快,有良好的选择性,能进行连续分析等独特优点,在工业、农业、国防、医疗卫生、环境保护、载人航天中的生命保障等诸多领域得到了愈来愈广泛的应用,已成为二氧化碳气体分析最常用的方法,通常在建立红外二氧化碳气体传感器的数学模型时,都是基于朗伯—比尔(Lambert—Beer)定律,且在实际应用中,相应的环境温度补偿措施被采用以减小环境温度对测量精度的影响。
目前国内外精度较高的二氧化碳气体传感器和分析仪都采用了恒温装置及相应的环境温度补偿措施,直接根据热释电探测器的输出电压来估算CO2气体浓度往往会造成测量结果的准确性低,不具备投入使用的价值,这时候就需要使用算法对测量结果进行温度补偿修正,使设备能够投入使用。
目前已经有一些基于红外技术的二氧化碳浓度检测方法,比如说先在节点的标定阶段采集大量不同温度、不同浓度下的输出电压,然后基于这些采集的样本数据,构造二氧化碳浓度估计模型,比如说基于BP神经网络的二氧化碳浓度估计模型。这些已有方法很难根据浓度估计准确性需求来确定采集数据量。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点,而提出基于红外技术的检测方式,可以通过调整一个参数取值来轻松的调整对应的采集数据量,从而适应浓度估计准确性的检测需求的一种基于红外技术的二氧化碳浓度检测方法。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:一种基于红外技术的二氧化碳浓度检测方法,包括以下步骤:
S1:对于一个基于红外技术的二氧化碳浓度检测传感器节点,根据其所应用的环境温度范围[Tmin,Tmax],计算得到三个温度节点处的温度数值;
S2:根据其二氧化碳浓度测量范围[Cmin,Cmax],计算得到任意范围内各个节点的二氧化碳浓度数值;
S3:对每个i∈{1,2,3}和j∈{1,2,…,N},测量该节点在温度Ti和二氧化碳浓度Cj下的输出电压值Ui,j;
S4:当将该节点进行使用时,针对当前温度数值T和输出电压值U,获得该节点下的输出电压值Uj;
S5:判断U与各节点下的输出电压值Uj的大小,获取二氧化碳的估计浓度值。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述步骤S1中,三个温度节点处的温度数值的计算公式分别为T1=Tmin,T2=0.5(Tmax+Tmin),T3=Tmax。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述步骤S2中,任意范围内各个节点的二氧化碳浓度数值的计算公式为C1=Cmin,C2=Cmin+(Cmax-Cmin)/(N-1),…,Ck=Cmin+(k-1)×(Cmax-Cmin)/(N-1),…,CN=Cmax。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述步骤S3中,N的取值越大可得到越精确的电压值与浓度对应关系,但N越大会耗更多的采集时间。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述步骤S4中,该节点下的输出电压值Uj,如果T≤T2,则对于j=1,2,…,N,则:Uj=U1,j+(U2,j-U1,j)×(T-T1)/(T2-T1);
如果T>T2,则对于j=1,2,…,N,则:Uj=U2,j+(U3,j-U2,j)×(T-T2)/(T3-T2)。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述步骤S5中,如果U≥U1,则当前的二氧化碳的估计浓度为Cmin。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述步骤S5中,如果U≤UN,则当前的二氧化碳的估计浓度为Cmax。
作为上述技术方案的进一步描述:
所述步骤S5中,如果U≥U1和U≤UN均不满足,则在k∈{1,2,…,N}中找出满足Uk+1≤U≤Uk的k取值,当前的二氧化碳的估计浓度为:Ck+(Ck+1-Ck)×(Uk-U)/(Uk-Uk+1)。
本发明提供了一种基于红外技术的二氧化碳浓度检测方法。具备以下有益效果:
该二氧化碳浓度检测方法可以在标定阶段采集数据量和浓度估计准确性之间灵活调节,并通过调整一个参数取值来轻松的调整对应的采集数据量,从而适应浓度估计准确性的检测需求,提高了二氧化碳浓度检测的准确性。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。
一种基于红外技术的二氧化碳浓度检测方法,包括以下步骤:
S1:对于一个基于红外技术的二氧化碳浓度检测传感器节点,根据其所应用的环境温度范围[Tmin,Tmax],计算得到三个温度节点处的温度数值;
S2:根据其二氧化碳浓度测量范围[Cmin,Cmax],计算得到任意范围内各个节点的二氧化碳浓度数值;
S3:对每个i∈{1,2,3}和j∈{1,2,…,N},测量该节点在温度Ti和二氧化碳浓度Cj下的输出电压值Ui,j;
S4:当将该节点进行使用时,针对当前温度数值T和输出电压值U,获得该节点下的输出电压值Uj;
S5:判断U与各节点下的输出电压值Uj的大小,获取二氧化碳的估计浓度值。
该二氧化碳浓度检测方法可以在标定阶段采集数据量和浓度估计准确性之间灵活调节,并通过调整一个参数取值来轻松的调整对应的采集数据量,从而适应浓度估计准确性的检测需求,提高了二氧化碳浓度检测的准确性。
步骤S1中,三个温度节点处的温度数值的计算公式分别为T1=Tmin,T2=0.5(Tmax+Tmin),T3=Tmax。
步骤S2中,任意范围内各个节点的二氧化碳浓度数值的计算公式为C1=Cmin,C2=Cmin+(Cmax-Cmin)/(N-1),…,Ck=Cmin+(k-1)×(Cmax-Cmin)/(N-1),…,CN=Cmax;
N的取值越大可得到越精确的电压值与浓度对应关系,但N越大会耗更多的采集时间。
步骤S4中,该节点下的输出电压值Uj,如果T≤T2,则对于j=1,2,…,N,则:Uj=U1,j+(U2,j-U1,j)×(T-T1)/(T2-T1);
如果T>T2,则对于j=1,2,…,N,则:Uj=U2,j+(U3,j-U2,j)×(T-T2)/(T3-T2)。
步骤S5中,如果U≥U1,则当前的二氧化碳的估计浓度为Cmin。
步骤S5中,如果U≤UN,则当前的二氧化碳的估计浓度为Cmax。
步骤S5中,如果U≥U1和U≤UN均不满足,则在k∈{1,2,…,N}中找出满足Uk+1≤U≤Uk的k取值,当前的二氧化碳的估计浓度为:Ck+(Ck+1-Ck)×(Uk-U)/(Uk-Uk+1)。
实施例一,对于某款需要标定的红外二氧化碳传感器,假设其所应用的环境温度是10℃到30℃,即Tmin=10℃,Tmax=30℃,则根据步骤S1可得到:T1=10℃,T2=20℃,T3=30℃;
假设该款节点的二氧化碳浓度测量范围为400ppm和2000ppm,即Cmin=400ppm,Cmax=2000ppm,且假设N为9,则根据步骤二可得到C1=400ppm,C2=600ppm,C3=800ppm,C4=1000ppm,C5=1200ppm,C6=1400ppm,C7=1600ppm,C8=1800ppm,C9=2000ppm。由此采集对每个i∈{1,2,3}和j∈{1,2,…,9},测量该节点在温度Ti和二氧化碳浓度Cj下的输出电压值Ui,j的值。
根据步骤S4得知,当节点进行使用时针对当前温度为T和输出电压值U,如果T≤T2,则对于j=1,2,…,9,Uj=U1,j+(U2,j-U1,j)×(T-T1)/(T2-T1);
如果T>T2,则对于j=1,2,…,9,Uj=U2,j+(U3,j-U2,j)×(T-T2)/(T3-T2);
根据步骤S5可得,如果U≥U1,则当前的二氧化碳的估计浓度为C1;如果U≤U9,则当前的二氧化碳的估计浓度为C9;否则,在k∈{1,2,…,N}中找出满足Uk+1≤U≤Uk的k取值,当前的二氧化碳的估计浓度为Ck+(Ck+1-Ck)×(Uk-U)/(Uk-Uk+1)。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于红外技术的二氧化碳浓度检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:对于一个基于红外技术的二氧化碳浓度检测传感器节点,根据其所应用的环境温度范围[Tmin,Tmax],计算得到三个温度节点处的温度数值;
S2:根据其二氧化碳浓度测量范围[Cmin,Cmax],计算得到任意范围内各个节点的二氧化碳浓度数值;
S3:对每个i∈{1,2,3}和j∈{1,2,…,N},测量该节点在温度Ti和二氧化碳浓度Cj下的输出电压值Ui,j;
S4:当将该节点进行使用时,针对当前温度数值T和输出电压值U,获得该节点下的输出电压值U j;
S5:判断U与各节点下的输出电压值U j的大小,获取二氧化碳的估计浓度值。
2.根据权利要求1所述的一种基于红外技术的二氧化碳浓度检测方法,其特征在于:所述步骤S1中,三个温度节点处的温度数值的计算公式分别为T1=Tmin,T2=0.5(Tmax+Tmin),T3=Tmax。
3.根据权利要求1所述的一种基于红外技术的二氧化碳浓度检测方法,其特征在于:所述步骤S2中,任意范围内各个节点的二氧化碳浓度数值的计算公式为C1=Cmin,C2=Cmin+(Cmax-Cmin)/(N-1),…,Ck=Cmin+(k-1)×(Cmax-Cmin)/(N-1),…,CN=Cmax。
4.根据权利要求3所述的一种基于红外技术的二氧化碳浓度检测方法,其特征在于:所述步骤S3中,N的取值越大可得到越精确的电压值与浓度对应关系,但N越大会耗更多的采集时间。
5.根据权利要求1所述的一种基于红外技术的二氧化碳浓度检测方法,其特征在于:所述步骤S4中,该节点下的输出电压值U j,如果T≤T2,则对于j=1,2,…,N,则:U j=U1,j+(U2,j-U1,j)×(T-T1)/(T2-T1);
如果T>T2,则对于j=1,2,…,N,则:U j=U2,j+(U3,j-U2,j)×(T-T2)/(T3-T2)。
6.根据权利要求1所述的一种基于红外技术的二氧化碳浓度检测方法,其特征在于:所述步骤S5中,如果U≥U1,则当前的二氧化碳的估计浓度为Cmin。
7.根据权利要求1所述的一种基于红外技术的二氧化碳浓度检测方法,其特征在于:所述步骤S5中,如果U≤UN,则当前的二氧化碳的估计浓度为Cmax。
8.根据权利要求1所述的一种基于红外均技术的二氧化碳浓度检测方法,其特征在于:所述步骤S5中,如果U≥U1和U≤UN均不满足,则在k∈{1,2,…,N}中找出满足Uk+1≤U≤Uk的k取值,当前的二氧化碳的估计浓度为:Ck+(Ck+1-Ck)×(Uk-U)/(Uk-Uk+1)。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110104432.7A CN112683837B (zh) | 2021-01-26 | 2021-01-26 | 一种基于红外技术的二氧化碳浓度检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110104432.7A CN112683837B (zh) | 2021-01-26 | 2021-01-26 | 一种基于红外技术的二氧化碳浓度检测方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112683837A true CN112683837A (zh) | 2021-04-20 |
CN112683837B CN112683837B (zh) | 2023-07-21 |
Family
ID=75459183
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110104432.7A Active CN112683837B (zh) | 2021-01-26 | 2021-01-26 | 一种基于红外技术的二氧化碳浓度检测方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112683837B (zh) |
Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5340987A (en) * | 1991-03-15 | 1994-08-23 | Li-Cor, Inc. | Apparatus and method for analyzing gas |
WO2009019467A1 (en) * | 2007-08-06 | 2009-02-12 | Gas Sensing Solutions Limited | Temperature compensation for gas detection |
US20090056409A1 (en) * | 2007-09-05 | 2009-03-05 | Medical Graphics Corporation | Gasless calibration in metabolic gas analyzers |
CN201263678Y (zh) * | 2008-03-27 | 2009-07-01 | 高原 | 新型红外呼气末二氧化碳浓度分析装置 |
CN101874735A (zh) * | 2010-07-02 | 2010-11-03 | 天津大学 | 一种用于二氧化碳浓度计算的多参数补偿方法 |
CN102507507A (zh) * | 2011-11-09 | 2012-06-20 | 北京航天益来电子科技有限公司 | 利用温度修正检测被测气体浓度的装置和方法 |
CN202583050U (zh) * | 2012-05-25 | 2012-12-05 | 无锡赛思汇智科技有限公司 | 一种二氧化碳检测节点 |
CN103175803A (zh) * | 2011-12-26 | 2013-06-26 | 上海仪华仪器有限公司 | 采用非色散红外检测二氧化碳浓度具有自校正的方法 |
CN103267577A (zh) * | 2013-04-23 | 2013-08-28 | 华中科技大学 | 高温烟气温度和气体组分浓度的检测方法 |
CN106094897A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-11-09 | 重庆广播电视大学 | 一种基于计算机的二氧化碳浓度监控*** |
CN106872650A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-06-20 | 国睿集团有限公司 | 一种二氧化碳浓度校准修正装置及校准修正方法 |
CN107478687A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-12-15 | 杭州麦乐克科技股份有限公司 | 多组分气体传感器及其气体检测方法 |
CN110006837A (zh) * | 2019-05-05 | 2019-07-12 | 南京信息工程大学 | 一种ndir气体传感器***及温湿度补偿方法 |
CN111272292A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-06-12 | 杭州麦乐克科技股份有限公司 | 一种工业红外测温在线校准装置及方法 |
CN111289120A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-06-16 | 杭州麦乐克科技股份有限公司 | 一种低成本定距红外测温装置及方法 |
-
2021
- 2021-01-26 CN CN202110104432.7A patent/CN112683837B/zh active Active
Patent Citations (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5340987A (en) * | 1991-03-15 | 1994-08-23 | Li-Cor, Inc. | Apparatus and method for analyzing gas |
WO2009019467A1 (en) * | 2007-08-06 | 2009-02-12 | Gas Sensing Solutions Limited | Temperature compensation for gas detection |
US20090056409A1 (en) * | 2007-09-05 | 2009-03-05 | Medical Graphics Corporation | Gasless calibration in metabolic gas analyzers |
CN201263678Y (zh) * | 2008-03-27 | 2009-07-01 | 高原 | 新型红外呼气末二氧化碳浓度分析装置 |
CN101874735A (zh) * | 2010-07-02 | 2010-11-03 | 天津大学 | 一种用于二氧化碳浓度计算的多参数补偿方法 |
CN102507507A (zh) * | 2011-11-09 | 2012-06-20 | 北京航天益来电子科技有限公司 | 利用温度修正检测被测气体浓度的装置和方法 |
CN103175803A (zh) * | 2011-12-26 | 2013-06-26 | 上海仪华仪器有限公司 | 采用非色散红外检测二氧化碳浓度具有自校正的方法 |
CN202583050U (zh) * | 2012-05-25 | 2012-12-05 | 无锡赛思汇智科技有限公司 | 一种二氧化碳检测节点 |
CN103267577A (zh) * | 2013-04-23 | 2013-08-28 | 华中科技大学 | 高温烟气温度和气体组分浓度的检测方法 |
CN106094897A (zh) * | 2016-06-24 | 2016-11-09 | 重庆广播电视大学 | 一种基于计算机的二氧化碳浓度监控*** |
CN106872650A (zh) * | 2017-03-08 | 2017-06-20 | 国睿集团有限公司 | 一种二氧化碳浓度校准修正装置及校准修正方法 |
CN107478687A (zh) * | 2017-06-23 | 2017-12-15 | 杭州麦乐克科技股份有限公司 | 多组分气体传感器及其气体检测方法 |
CN110006837A (zh) * | 2019-05-05 | 2019-07-12 | 南京信息工程大学 | 一种ndir气体传感器***及温湿度补偿方法 |
CN111272292A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-06-12 | 杭州麦乐克科技股份有限公司 | 一种工业红外测温在线校准装置及方法 |
CN111289120A (zh) * | 2020-03-30 | 2020-06-16 | 杭州麦乐克科技股份有限公司 | 一种低成本定距红外测温装置及方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
汪本干;张建;李淼;罗伟;: "基于温度补偿的甲烷检测***设计与实现" * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112683837B (zh) | 2023-07-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106596859B (zh) | 室内环境质量综合评估方法 | |
CN106706852B (zh) | 一种气体浓度传感器的标定方法和*** | |
CN105572191B (zh) | 一种电化学气体传感器的压力补偿方法 | |
CN106526077B (zh) | 一种基于信息融合技术的空气质量检测方法 | |
CN105806915B (zh) | 一种营养液钾、钠离子浓度检测装置及检测方法 | |
CN110220945B (zh) | 半导体气体传感器的全量程温度补偿方法 | |
CN111323457A (zh) | 基于无铅卤化物钙钛矿的气体传感器及其制备方法 | |
CN111458395A (zh) | 一种改变q值的卡尔曼滤波方法、装置及可读存储介质 | |
CN115839927A (zh) | 一种基于非线性方程组解法的气体间浓度干扰补偿修正方法 | |
Sharma et al. | Design and development of low-cost wireless sensor device for air quality networks | |
CN112683837A (zh) | 一种基于红外技术的二氧化碳浓度检测方法 | |
CN112683836B (zh) | 基于bp神经网络的二氧化碳传感器的标定方法及其*** | |
IOIT et al. | Air and Sound Pollution Monitoring System using IoT | |
CN111595910A (zh) | 一种浓度计算方法 | |
CN116208152B (zh) | 一种高精度模拟量采集装置及方法 | |
CN109758703A (zh) | 一种用于消防火场气压高度传感器的误差修正***及方法 | |
Postolache et al. | Sensor network for environment monitoring: Water quality case study | |
CN112198208A (zh) | 一种甲醛检测方法及甲醛检测装置 | |
CN203658306U (zh) | 一种氧传感器的温度补偿电路 | |
US9116099B2 (en) | Wide dynamic range conductivity measurements in water | |
CN112683838B (zh) | 一种基于九点拟合的红外二氧化碳传感器的浓度检测方法 | |
CN112378883A (zh) | 一种基于相对误差最小二乘法的tdlas气体浓度标定方法 | |
CN109341890B (zh) | 一种基于ntc温度传感器的bms温度采集***及测量方法 | |
CN116075710A (zh) | 由传感器组确定气体浓度的方法 | |
JP2005221464A (ja) | 匂い測定方法及び匂い測定システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |