红外传感器CO2气体检测电路设计：
一、红外吸收型二氧化碳气体传感器工作原理：
红外吸收型CO2气体传感器工作原理基于不同气体分子化学结构不同，对不同波长红外辐射的吸收程度也不同。红外吸收光谱是由气体的吸收光谱差异所形成的。当红外线照射到样品物质时，某些波长的光被选择性吸收，产生红外吸收光谱。通过分析物质的红外吸收光谱，可以确定物质在红外区的吸收峰。物质的不同浓度会在同一吸收峰位置表现出不同的吸收强度，且吸收强度与浓度成正比关系。因此，通过检测气体对光波长和强度的影响，就可以确定气体的浓度。
二、检测电路设计原理：
检测电路的设计原理框图显示，电路由红外二氧化碳传感器、数字滤波电路、放大电路、稳流电路、单片机系统以及温度补偿等部分组成。设计的基本原理是红外二氧化碳传感器将检测到的二氧化碳气体浓度转换成相应的电信号，这些电信号通过滤波、放大处理后输入到单片机系统。在单片机系统中，经过温度和气压补偿处理后，由单片机系统输出送显示装置显示其测量值。
三、二氧化碳检测电路设计：
设计的二氧化碳检测电路首先由红外传感器探测到二氧化碳气体浓度并转换成电信号，滤波电路提取电信号并输出到放大电路，经单片机系统处理后输出，再由74AC138送入显示电路，实现对二氧化碳气体浓度的检测。电路中，由R1、R2、R3、R4、C1、C2和运放组成滤波电路，在电路中既引入了负反馈，又引入了正反馈。当信号频率趋于零时，由于C1的电抗趋于无穷大，正反馈很弱；当信号频率趋于无穷大时，C2的电抗趋于零，从而保证了滤波电路在频率趋于零和无穷大之间都能正常提取电信号。滤波电路之后的放大电路，其作用是将滤波电路输出的信号放大到可以驱动负载的程度。R6和C4串联构成校正网络，用于对电路进行相位补偿。单片机系统主要由MC14433和8031构成，MC14433是一种双积分A/D转换芯片，与8031单片机连接方式为图连接。MC14433的转换结果Q-Q接8031的P1.0-P1.3，选通输出脉冲DS1-DS4接8031的P1.4-P1.7。转换结果标志EOC一方面接至更新转换控制信号输入线DU，另一方面接至8031的中断输入线INT1，表明单片机可以使用中断方式读入A/D转换的结果，也可以使用查询方式。
四、二氧化碳传感器探头结构：
红外二氧化碳传感器探头结构包括红外光源、测量气室、可调干涉滤光镜、光探测器、光调制电路、放大系统等。红外光源采用镍铬丝，通电加热后发出3～10μm的红外线，包含了4.26μm处CO2气体的强吸收峰。在气室中，二氧化碳吸收特定波长的光，光探测器检测到后会显示二氧化碳对红外线的吸收情况。干涉滤光镜是可调的，通过调节可改变通过的光波波段，从而改变探测器检测到信号的强弱。红外探测器通常为薄膜电容型，红外能量被吸收后，气体温度升高，导致室内压力增大，电容值随之改变。CO2气体浓度越大，电容值改变也越大。
五、二氧化碳检测的重要性：
随着社会进步和工业规模扩大，二氧化碳排放量成倍增长，导致了温室效应、土地荒漠化加剧，对环境造成严重影响。另一方面，二氧化碳是植物光合作用的重要原料，对作物生长具有直接影响。因此，快速准确地检测二氧化碳的含量，减少排放，对政府及公众来说具有重要意义。传统的化学法、电化学法、气相色谱法、容量滴定法虽然可以测量二氧化碳含量，但存在成本高、通用性差、精度低的问题。相比之下，传感器法具有安全可靠、快速读数、连续监测等优势，但现有传感器种类也存在选择性差、易误报、需频繁校准、使用寿命短等不足。红外吸收型二氧化碳传感器以其测量范围宽、灵敏度高、响应快、选择性好、抗干扰强等特性，成为了二氧化碳检测领域的研究重点。本文所设计的电路力求简便易用、快速读数、成本低廉，具有较高的实用价值。
