1、1 南京交通職業技術學院題目：紅外氣體報警器的設計題目：紅外氣體報警器的設計專業：專業：姓名：姓名：學號：學號： 指導老師：邢江勇指導老師：邢江勇2 南京交通職業技術學院目錄u 摘要摘要 u 設計目的設計目的u 紅外氣體報警器的設計框圖紅外氣體報警器的設計框圖u 紅外傳感器紅外傳感器u 信號放大器信號放大器u 報警延時電路報警延時電路u 數字濾波器數字濾波器u 檢測電路檢測電路u 光源調制電路光源調制電路u產品的性能特點產品的性能特點u 致謝致謝3 南京交通職業技術學院摘要摘要 紅外氣體探測器和紅外光源是組成紅外氣體傳感器的主要部件。它是以紅外吸收為主，紅外傳感器作為器件的核心，有很高使用能力

2、，適應周圍環境能力強等特點，且不同的氣體對紅外線吸收程度的不同通過紅外傳感器來檢測氣體，紅外傳感器具有良好抗毒能力，較高的反應靈敏度，針對氣體的能力強等功能。本文首先介紹了傳感器以及紅外光譜吸收原理，根據分析結果設計了紅外探頭，以及一系列的電路圖如：信號放大電路、檢測處理程序流程圖等。4 南京交通職業技術學院設計目的 如今社會經濟迅速的發展，人們的生活條件不斷的提高。人們對生活質量也有所追求。許多家庭已經擁有許多高檔次的家用電器和非常貴重的物品。許多人擁有了十分可觀的收入和積蓄。因此，財產安全和人的生活安全問題也收到了人們的關注。安防產業也隨之發展起來，人們對安全防護的靈敏度、便捷度以及工作能

3、力也有了越來越高的要求。安全和舒適的生活條件是人們不斷最求的對象。紅外氣體報警器也隨之一步一步的邁向人們的生活中。 5 南京交通職業技術學院 紅外氣體報警的設計框圖 敏感元件敏感元件轉換元件轉換元件測量電路測量電路顯示器顯示器記錄儀記錄儀數據處理器數據處理器輔助電源輔助電源 紅外氣體報警器主要由敏感元件、轉換元件、測量電路、輔助電源組成。 紅外氣體報警器的顯示電路由顯示器、記錄儀、數據處理器組成。6 南京交通職業技術學院 1、紅外傳感器 紅外線傳感器可分為熱釋電紅外線傳感器和光子型紅外線傳感器兩大類。 紅外線傳感器包括光學系統、檢測元件和轉換電路三大部分。光學系統按結構不同可分為透射式和反射式

4、。檢測元件按工作原理可分為熱敏檢測元件和光電檢測元件。熱敏檢測元件中最常見的就是熱敏電阻，熱敏電阻受到紅外線輻射時溫度升高，電阻發生變化，通過轉換電路變成電信號輸出。7 南京交通職業技術學院 紅外氣體傳感器8 南京交通職業技術學院2 2、信號放大器、信號放大器 VT1和運算放大器LM358等組成放大電路，由IC1的腳輸出微弱的電信號，經三極管VT1等組成第一級放大電路放大，再通過C2輸入到運算放大器ICA中進行高增益、低噪聲放大，此時由 IC2A腳輸出的信號已足夠強，輸入電壓比較電路。9 南京交通職業技術學院3 3、報警延時電路、報警延時電路 R14和C6組成延時電路，其時間約為1分鐘。當IC

5、2B的腳變為低電平時，C6通過VD2放電，此時IC4的腳變為低電平它與IC4的腳基準電壓進行比較，當它低于其基準電壓時，IC4的腳變為高電平，VT2 導通，訊響器BL通電發出報警聲。人體的紅外線信號消失后，IC2B的腳又恢復高電平輸出，此時VD2截止。由于C6兩端的電壓不能突變， 故通過R14向 C6緩慢充電，當C6兩端的電壓高于其基準電壓時，IC4的腳才變為低電平，時間約為1分鐘，即持續1分鐘報警。V D 21 N 4 0 0 14 7 u F /1 6 VC 61 0 0 KR 1 34 7 0 KR 1 41 0 0 KR 1 53 0 0 KR 1 6318421I C 4 AL M

6、3 9 310 南京交通職業技術學院4 4、數字濾波器、數字濾波器待處理的待處理的模擬信號模擬信號模數轉換模數轉換器器待處理的待處理的數字信號數字信號數字信號數字信號處理器處理器處理后的處理后的數字信號數字信號數模處理數模處理器器處理后的處理后的模擬信號模擬信號 紅外檢測器檢測到的信號會十分弱，測量現場會有各種干擾，如果干擾信號也進入到采集卡，則數據的失真會非常大的。通常情況下干擾十分復雜，會包含各種頻率成分，因此導致濾波效果不明顯、而且電路參考很難調節，因此采用數字濾波。數字濾波依靠軟件程序，不需要任何硬件電路，不需要考慮阻抗匹配。 數字濾波器的框圖11 南京交通職業技術學院5 5、檢測電路

7、、檢測電路紅外氣體傳感器紅外氣體傳感器數字濾波器數字濾波器放大電路放大電路單片機系統單片機系統輸出輸出穩流電路穩流電路 氣體濃度測量一般會在復雜的環境中工作，為了使測量更加精準，減少偶然誤差。見紅外氣體分析檢測器電路框圖，整個檢測電路由紅外氣體傳感器、數字濾波電路、放大電路、單片機系統等組成。電路設計的基本原理是紅外氣體傳感器將檢測到的氣體體積分數轉換成相應的電信號，輸出的電信號分別經過濾波、放大處理，輸入到單片機系統，并經過溫度、氣壓補償等處理后，然后由單片機系統輸出送顯示裝置顯示測量值。12 南京交通職業技術學院6 6、光源調制電路、光源調制電路 紅外輻射是不斷地變化的，可以大大提升熱電堆探測器的信噪比。因此，在實際應用中需要調制紅外光源進行，即通過微處理器送到脈動式開和關，在一定頻率下使紅外光源在亮、滅兩個狀態之間切換。 13 南京交通職業技術學院產產品品的的性性能能特特點點(1)穩定性好，非常適合在線使用；(2) 靈敏度比較高，可以分析常量氣體、微量氣體，量程范圍比較廣；(3) 檢測器結構簡單，成本低，生產和維修方便；