班崟峰

摘 要 基于化学发光原理，应用PMT光子探头，通过嵌入式单片机实现微量级氮氧化物自动检测。MCU采用模糊算法，完成仪器关键部件的温度恒定，得以实现空气中ppb级氮氧化物的自动检测。

【关键词】PMT 暗脉冲数 化学发光法 半导体制冷 模糊算法

嵌入式32位高性价比单片机的迅猛发展，方便廉价的开发环境和仿真工具，丰富的外围功能模块，强大的数据处理能力，使得这类单片机在高端仪器仪表行业的应用，得以展开和普及。

本文介绍NOx自动监测仪的嵌入式设计和应用，用一颗SMT32F103VET6实现仪器的人机交互、界面、运行控制与监测、100MHz高速计数器、数据处理与外部通信等全部功能；大幅简化硬件电路，提高不间断运行稳定性，降低故障率。

1 仪器硬件系统

NOx自动监测仪是基于化学发光法（NO+O3=NO2+hv*），实现ppb级空气NOx浓度监测。仪器内置O3发生器， O3过滤器。用滨松的单光子计数探头检测微弱光，用半导体制冷技术将PMT冷却恒温到5度，抑制其暗脉冲数和温漂。采样气体和O3在真空泵的作用下进入反应室，用质量流量计监控气流量，并监测反应室负压，保障仪器不间断运行和故障监控与处理；反应室恒温加热以稳定反应环境；排气O3分解装置，保护泵和降低排气污染；用气路微孔稳定进气；内置钼还原室，实现NO2检测，在310度实现Mo+NO2=MoO2+NO反应，通过三通电磁阀切换气路，即实现NO2的检测。进气采用Nafion除湿管，无污染地大幅降低样品含水量；用聚四氟滤膜滤除样品灰尘。仪器气路与光路硬件系统组成见图1。……