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[1]戴忠玉,胡芳仁,尤敦喜,等.用于CRDS痕量气体检测的温控系统设计与实现[J].工业仪表与自动化装置,2023,(06):32-39.[doi:DOI:10.19950/j.cnki.cn61-1121/th.2023.06.005]
　DAI Zhongyu,HU Fangren,YOU Dunxi,et al.Design and implementation of a temperature control system for trace gas detection in CRDS[J].Industrial Instrumentation & Automation,2023,(06):32-39.[doi:DOI:10.19950/j.cnki.cn61-1121/th.2023.06.005]
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用于CRDS痕量气体检测的温控系统设计与实现

《工业仪表与自动化装置》[ISSN:1000-0682/CN:61-1121/TH]

卷:
期数:
2023年06期
页码:
32-39
栏目:
出版日期:
2023-12-15

文章信息/Info

Title:
Design and implementation of a temperature control system for trace gas detection in CRDS
文章编号:
1000-0682（2023）06-0032-08
作者:
戴忠玉; 胡芳仁; 尤敦喜; 解佳洛
南京邮电大学 电子与光学工程学院，江苏 南京 210094
Author(s):
DAI Zhongyu;  HU Fangren;  YOU Dunxi;  XIE Jialuo
College of Electronics and Optical engineering, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210094, China
关键词:
光腔衰荡光谱技术; 光学衰荡腔; 半导体制冷器; 模糊PID
Keywords:
CRDS;  optical ring-down cavity;  TEC;  fuzzy PID
分类号:
TN247
DOI:
DOI:10.19950/j.cnki.cn61-1121/th.2023.06.005
文献标志码:
A
摘要:
为了满足光腔衰荡光谱技术(CRDS)痕量气体检测装置中的光学衰荡腔对温度控制的需求，设计了一套精密温控系统。该系统以可编程化系统单芯片(PSOC)为核心，采用热敏电阻(NTC)进行温度采集，H桥电路控制半导体制冷器(TEC)进行双向控温，模糊PID算法进行反馈控制，用内部风扇进行温度均衡。大量实验数据测试表明，该温控系统能够精确稳定地控制光学衰荡腔温度，控制精度可达±0.005 ℃。利用该检测装置对标准气瓶内的CO2浓度进行测量，其浮动值在±1 mg/L。该设计满足光学衰荡腔对温控精度以及稳定性的要求，利用该温控系统制作的CRDS痕量气体检测装置目前已处于量产阶段。
Abstract:
In order to meet the temperature control requirements of the optical ring down cavity in the cavity ring-down spectroscopy (CRDS) trace gas detection device, a precise temperature control system was designed based on a programmable system single chip (PSOC) as the core, using a thermistor (NTC) for temperature collection, H-bridge circuit to control the semiconductor cooler (TEC) for bidirectional temperature control, fuzzy PID algorithm for feedback control, and internal fan for temperature balancing. A large amount of experimental data testing shows that the temperature control system can achieve precise and stable temperature control of the optical ring-down cavity, with a control accuracy of ± 0.005 ℃. This device was used to measure the CO2 concentration in the standard gas cylinder, with a CO2 concentration fluctuation value of around ±1 ppm. This design meets the requirements of temperature control accuracy and stability for optical ring-down cavities, the CRDS trace gas detection device made using this temperature control system is currently in mass production stage.

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相似文献/References:

备注/Memo

备注/Memo:
收稿日期：2023-07-15

第一作者：
戴忠玉（1997—），男，在读硕士研究生，研究方向为电子与光学工程。
更新日期/Last Update: 1900-01-01