基于GA-WNN温度补偿的红外CO2气体传感器系统研究

摘要

为了提高红外CO2气体传感器的探测灵敏度和精度,首先基于计算流体动力学(CFD)仿真计算,研究了传感器腔内气体辐射功率吸收效率与腔体结构之间的关系,模拟结果表明:当圆柱腔体的直径与内壁反射率固定时,腔体结构存在最佳腔长可使传感器红外辐射功率吸收效率达到最大.然后基于CFD仿真的结果设计和实现了CO2气体传感器,并开展了实验比对与验证,进而着重研究了环境温度对气体测量结果的影响.实验结果表明:在5℃～45℃温度范围内,传感器在0～2000×10-6浓度范围内的测量误差随着温度升高而显著增大.最后采用遗传小波神经网络算法(GA-WNN)对传感器进行了温度补偿,数据融合补偿后传感器的温度漂移得到了较好的抑制,其绝对误差小于±70×10-6,在非样本温度点下,整体平均误差小于±100×10-6,表明CO2气体传感器的测量精度得到了较好的提升.