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作者：Robert Lee 和 Walt Kester，ADI公司 簡介 非分散紅外(NDIR)光譜儀常被用來檢測氣體和測量碳氧化物（例如一氧化碳和二氧化碳）的濃度。一個紅外光束穿過采樣腔，樣本中的各氣體組分吸收特定頻率的紅外線。通過測量相應頻率的紅外線吸收量，便可確定該氣體組分的濃度。之所以說這種技術是非分散的，是因為穿過采樣腔的波長未經預先濾波；相反地，光濾波器位于檢波器之前，以便濾除選定氣體分子能夠吸收的波長之外的所有光線。 圖1所示電路是一個基于NDIR原理的熱電堆氣體傳感器完整電路。該電路針對二氧化碳檢測優化，但采用不同濾光器的熱電堆之后亦可精確測量多種氣體的濃度。 印刷電路板(PCB)采用Arduino擴展板尺寸設計，并與Arduino兼容平臺板EVAL-ADICUP360對接。信號調理由低噪聲放大器AD8629 和 ADA4528-1以及精密模擬微控制器ADuCM360實現，該微控制器集 成可編程增益放大器、雙通道24位Σ-Δ型模數轉換器(ADC)和ARM®Cortex®-M3處理器。 熱電堆傳感器由通常串聯（或偶爾并聯）的大量熱電偶組成。串聯熱電偶的輸出電壓取決于熱電偶結與基準結之間的溫度差。該原理稱為塞貝克效應，以其發現者Thomas Johann Seebeck命名。 本電路使用運算放大器AD8629放大熱電堆傳感器輸出信號。熱電堆輸出電壓相對較小（從幾百微伏到幾毫伏），需要高增益和極低的失調與漂移，以避免直流誤差。熱電堆的高內阻特性（典型值為84 kΩ）需要低輸入偏置電流的放大器以最大程度地減少誤差，而AD8629的偏置電流僅為30 pA（典型值）。該器件隨時間和溫度變化的漂移極低，在校準溫度測量后不會引入額外誤差。與ADC采樣速率同步的脈沖光源最大程度地減少低頻漂移和閃爍噪聲引起的誤差。 AD8629在1 kHz下的電壓噪聲頻譜密度僅為22 nV/√Hz，低于熱電堆37 nV/√Hz的電壓噪聲密度。 AD8629在10 Hz下的電流噪聲頻譜密度也非常低，典型值僅為5 fA/√Hz。該電流噪聲流過84 kΩ熱電堆，10 Hz時的噪聲貢獻僅為420 pV/√Hz。 下載全文： 
complete-gas-sensor-circuit_cn.pdf
(1.05 MB)
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