红外线气体分析仪在系统硬件上有哪些杰出设计？

　　从国内现有的红外线气体分析仪来看，大部分在线监测仪需上位机配合完成数据的后期处理和保存，前端仅仅完成信号探测和采集的功能，这样的设计在一些安装受限或长期无人监管的场合就不能适用了，针对这种状况，我司开发一种红外线气体分析仪，它能够独立完成监测工作，并可将数据储存在大容量闪存中或通过GPRS远程传输，该仪器的简洁人机接口使无论测量还是仪器标定都可方便完成，同时USB接口的添加使仪器有了更大的扩展空间，并且仪器拥有多种信号输出方式，可以轻松与各种系统连接。

　　　　

　　红外线气体分析仪系统硬件设计：

　　在仪器的硬件设计中红外光源，探测器，DSP系统及外围电路，信号放大电路的选择是关键。本仪器红外光源选择了IRL715红外光源，该光源的波长范围为从可见的光波长到5μm，5V电压驱动下工作寿命可达40000h。探测器选择了有两路测量通路的TPS2534G2。DSP采用了美国TI公司的TMS320F2812数字信号处理器，为32位定点DSP，内核提供高达150MIPS的计算带宽，大大提高了控制系统的控制精度和数据处理能力，其外围电路主要包括：数据采集、开关量输出、人机接口。存储系统和USB通讯接口。信号放大电路使用了两级AD8552运放电路串联，AD855X系列有自动偏置调整的功能，是低频微弱信号检测放大器系统的首要选择。因本仪器重在高速DSP系统在红外线气体分析仪上的应用，所以下面特别对DSP的外围电路做个说明。

　　1、数据采集：主要负责模数转换和信号采集，将各种需要测量的模拟量通过.A/D转换后送到DSP。其中测量通道和参考通道的信号由红外探测器产生，由一个A/D转换器转换，转换精度为16bit，根据要求选择可直接与TMS320F2812接口的串行16bitA/D转换器；其他参与气体浓度补偿计算的信号，包括湿度、温度和大气压力信号由TMS320F2812自带的A/D分时转换，转换精度为12bit。以上信号转换后送到DSP处理器缓存。经系列复杂计算处理最终得到被测气体的浓度值。这里给出用于测量通道和参考通道信号采集的电路设计，如图2所示。

　　2、开关置输出：开关量输出主要包括探测器温度控制信号、光学镜头窗温控信号、要素报警触发信号(浓度，温度，湿度)3路和1路时间触发信号。利用DSP处理器的通用I/O口可实现数字量的输出，74HC244实现各控制信号的驱动输出。图3为数字量输出电路图。需要注意的是：TMS320F2812处理器的电源电压为3.3V，而74HC244的电源电压为5V，两个器件存在接口电路的电平转换问题，不能直接连接，采用LVCl*5作为电平转换器，实现TMS320F2812和74HC244之间的电平匹配。

　　3、人机接口：采用LCMl68651液晶模块作为显示，采用中断方式的矩阵键盘，人机接口的任务主要是接收键盘指令，完成仪器的设置，标定，测量等操作，提供实时的浓度变化曲线图绘制，并提供对历史数据的查询和显示功能。

　　4、USB接口电路：USB接口用于下位机与上位机通讯。USB的数据传输率很高，所以不仅可以用来传送命令，而且可以实时传输数据，包括原始测量值，当前浓度值，或历史记录值，图4给出USB的接口电路原理图。

　　5、数据存储：红外线气体分析仪需要存储的数据包括：气体测量记录号，日期、时间、浓度值，温度，湿度，大气压力等，记录数据量的大小取决于保存条目大小，保存种类，保存频度及保存时长，考虑到在线测量和无人管理测量的要求，采用大容量闪存K9F1G08UOA作为仪器的数据存储介质，总数据存储量大于128MB。