【摘 要】
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针对主流式非分散红外(NDIR)呼吸CO2监测系统灵敏度及信噪比低下的问题,提出利用复合抛物面聚光器(CPC)提升监测系统性能的方法.利用ZEMAX模拟光室并优化CPC和常用的圆管聚光
【机 构】
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西安工业大学光电工程学院,陕西西安,710021;西苏格兰大学薄膜、传感器、成像学院,英国佩斯利PA12BE
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针对主流式非分散红外(NDIR)呼吸CO2监测系统灵敏度及信噪比低下的问题,提出利用复合抛物面聚光器(CPC)提升监测系统性能的方法.利用ZEMAX模拟光室并优化CPC和常用的圆管聚光器以及锥形聚光器,采用单光源双光路的主流式一体化方法进行监测系统的气室设计,以STM32F100为主控芯片实现硬件系统控制,对具有不同光室结构的监测系统进行CO2浓度标定和实时人体呼吸检测实验,获取其CO2浓度与系统输出信号的对应关系和CO2波形图.结果 表明,CPC光室其模拟光学效率为4.3％,比常用的聚光器最高可提升89.77倍;装有CPC的监测系统其灵敏度与信噪比为8.940 7、24.65,比装有常用聚光器的系统的灵敏度最高可提升3.811倍、信噪比提升1.926倍;并且安装CPC的系统运行稳定,响应快,能够实时的反应出被测者的呼吸CO2波形图.
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