张雅楠 谭秋林 张 磊 于 可 刘瑞康

（1.中北大学省部共建动态测试技术国家重点实验室 太原 030051）

（2.中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室 太原 030051）

1 引言

二氧化碳（CO2）与我们的生活密不可分，不同的应用场景对其浓度要求也不同，随着工业化和人类对自然的破坏，空气中CO2浓度在逐年增大，根据研究，CO2含量超过5%，会使人感到呼吸困难，甚至出现耳鸣等症状［1］。因此，对CO2的浓度监测显得尤为重要。20 世纪60 年代，以半导体、光学类、电化学类为基础的气体传感器逐渐走入人们的视线，传统CO2传感器是基于电化学原理制成的，但其寿命较短，且易受可燃气体的限制，无法适用于某些特殊场景。在红外气体传感器方向，无论是国内还是国外市场，都存在巨大需求，2020 年Mostafa Vafaei 研制了一种测量范围为400ppm～2200ppm的无腔体CO2传感器［2］，中北大学杨明亮于2015 年研制出一款用于测量CH4，CO2，CO 的三组分气体传感器［3］。因此，研发新技术，开发新工艺都是未来的研究方向。

本文采用NDIR检测技术，设计了一款体积小，精度高，稳定性好的CO2检测系统，主要包括气室设计、硬件电路设计以及软件系统设计。整个系统以STM32单片机为控制核心，对热释电探测器输出信号进行放大、滤波处理，再通过A/D 转换，实现对输出信号峰峰值的采集，最终达到对CO2气体浓度的实时监测。实验结果表明，该传感器可以实现在对0～5%浓度内的CO2进行检测，且测量误差小于0.2%，能够满足对人体健康监测的要求。

2 非分光红外检测原理

由红外光谱吸收……