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来源：《无线互联科技》2017年第10期
摘 要：以双波长单光路差分检测技术和谐波检测技术为基础，以MSP430单片机为核心控制部件，设计了一个甲烷浓度检测系统，实现了甲烷浓度的实时检测，给出了系统的硬件结构和软件流程图。同时，利用光子晶体光纤和全返直角棱镜优化了气室结构，使气体吸收光程更长，提高了检测系统的灵敏度。
关键词：甲烷浓度；单片机；检测系统
近年来，随着全国各行业的迅速发展，人们的生活水平得到了明显提高，但是经济迅速发展的同时带来了日益严重的环境污染问题。其中，甲烷是主要气体污染源之一，它能加剧全球的温室效应，使空气中的氧气浓度迅速降低，从而使人窒息死亡。此外，它又广泛存在于沼气、天然气以及煤矿当中，当其浓度达到爆炸极限后就有可能引发爆炸，极大地威胁着人身和设备安全。因此研制一个精度高、响应速度快且能实时检测的甲烷浓度检测系统，对
有效预防环境污染和瓦斯爆炸有着重要意义。目前，常用的甲烷浓度检测方法主要有接触催化燃烧法、电化学测量法、光电离检测方法、气敏半导体检测法、红外光谱光吸收法等多种方法[1-2]，其中红外光谱吸收检测法灵敏度高、选择性强且便于维护，所以本文将其作为甲烷浓度检测系统的基本方法，以廉价的宽光谱红外热辐射光源（IR55）作为系统光源，采用差分检测和谐波检测技术相结合的方式构建了一个甲烷浓度检测系统，优化了气室结构，以期提高检测系统的灵敏度和分辨率。冰棍机
1 系统硬件设计纳米除臭装置
1.1 系统结构
甲烷浓度检测系统主要由宽光谱红外光源、光源调制电路、气室、滤光片、光电探测器、偏置放大器、锁相放大器、单片机，射频发射模块、射频接收模块等主要部分组成，其整体框架如图1所示。金刚石复合片钻头
单片机通过调制电路控制宽带光源发出中心波长为1.66 μm，且正好扫描甲烷在这附近的整个吸收峰的光。光线经气室后再经过滤光片得到中心波长相近的λ1和λ2两束光，其港湾场站>制卡
中λ1对应甲烷气体的吸收峰，为测量光；波长为λ2的光则不被气体吸收，为参考光。两路光经双通道探测器完成光电转换，经偏置放大电路放大后进入差分电路，再经锁相放大器完成二次谐波检测。波长为λ1的光束经探测器转换和放大后被分为两路，一路送入差分电路，一路送入锁相放大器检测一次谐波。一次谐波和二次信号经除法器做除法运算，再经A/D转换后送入单片机进行数据处理得到被测甲烷气体浓度后完成显示、报警等功能。
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