一种红外气体数据同步采样方法技术

一种红外气体数据同步采样方法，步骤如下：1）在红外气体分析仪中设置以同步电机驱动的切光片作为切光装置，在切光片转动路径上设置光电传感器，通过光电传感器发送方波信号给控制单元；电容检测器将光量差转换为电信号传输给控制单元；2）控制单元设置采样周期，并设置数据采样标志；3）控制单元以光电传感器发送的方波信号作为外部中断源，在方波信号的每个开关周期开始时，进入中断函数，若数据采样标志为真，控制单元开启定时采样，同时将数据采样标志设置为假；若数据采样标志为假，控制单元退出中断函数，等待方波信号的下一个周期；4）控制单元完成采样，且完成对采样数据的计算后，将数据采样标志设置为真，开启下一周期采样。样。样。

【技术实现步骤摘要】
一种红外气体数据同步采样方法


[0001]本专利技术涉及数据采样
，特别涉及一种红外气体数据同步采样方法。

技术介绍

[0002]红外气体分析仪是利用红外线进行气体分析的仪器。红外气体分析仪基于被测气体组分对红外光有选择性吸收而建立的分析方法，属于分子吸收光谱分析法。光源发出一定波长范围的红外光，红外分析仪使红外光变成脉冲式红外线辐射，经测量气室进入检测器。检测过程中，测量气室中不断流入被测气体，参比气室中填充的是无吸收性质的背景气体，当测量气室中的被测气体浓度发生变化时，吸收的红外光量会发生相应变化，而参比气室的基准光束的光量不会发生变化，那么从测量气室和参比气室发出的光量差通过检测器，会使得检测器产生压力差，并由检测器转换成电信号，该电信号经放大处理后传输至控制单元处理，控制单元通过AD芯片，采集检测器产生的电信号，对采集的电信号进行FFT运算，最终输出信号的大小与被测气体的组分浓度成比例。
[0003]现有的红外气体采样通常有非同步采样和同步采样两种方式，其中，在非同步采样中，如图3所示，每次采样的相位均不相同，采样结果有若干正弦波信号，采用FFT算法对图3所示的采样结果进行计算，会造成频谱泄露和栅栏效应，在后续的频谱分析和谐波测量中会造成很大的误差，特别是相位误差。虽然可以使用加窗算法对计算结果进行修正，但是，加窗算法会增加计算步骤和计算时间，从而增加CPU的处理时间，降低响应速度。而且，窗函数的种类很多，并不是所有窗函数都能对计算结果进行修正，因此窗函数的选择较为复杂。在同步采样中，通常以恒定的速度对连续信号进行周期信号等时采样，得到一组非同步采样序列，然后对该采样序列进行二次同步采样处理，这种方式会增加采样数据量，且二次采样计算量大，也会增加CPU的处理时间，降低响应速度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种红外气体数据同步采样方法，其能够实现对红外光数据的同步采样，简化算法，提高计算精度。
[0005]本专利技术的技术方案是：一种红外气体数据同步采样方法，步骤如下：1）在红外气体分析仪中设置以同步电机驱动的切光片作为切光装置，并在切光片转动路径上设置光电传感器，使光电传感器的开关频率与切光片的切光频率相同，通过光电传感器发送方波信号给控制单元；红外气体分析仪中设置电容检测器将测量气室与参比气室之间的光量差转换为电信号传输给控制单元；2）控制单元设置采样周期，并设置没有采样时的数据采样标志为真，正在采样时的数据采样标志为假；3）控制单元以光电传感器发送的方波信号作为外部中断源，在方波信号的每个开关周期开始时，进入中断函数，并判断采样标志是否为真：若数据采样标志为真，则控制单元按设置的采样周期开启定时采样，并同时将数
据采样标志设置为假；若数据采样标志为假，则控制单元退出中断函数，继续等待方波信号的下一个周期；4）控制单元完成采样，且完成对采样数据的计算后，将数据采样标志设置为真，开启下一周期采样。
[0006]进一步地，所述控制单元以光电传感器的方波电信号的上升沿作为中断标志。
[0007]进一步地，所述控制单元以光电传感器的方波电信号的下降沿作为中断标志。
[0008]进一步地，所述控制单元采用快速傅立叶变换算法计算红外光的频率、幅值、相位。
[0009]采用上述技术方案的有益效果：本方法对红外气体分析仪的电容检测器的电信号进行同步采样，可以抑制频谱泄露效应，同时不需要对数据进行加窗，也不需要增加采样量和二次采样处理，能够简化算法实现，加快采样执行速度，从而提高计算精度。
[0010]下面结合说明书附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。
附图说明
[0011]图1为本专利技术的逻辑流程图；图2为本专利技术实施例1的采样结果图；图3为现有非同步采样的采样结果图。
具体实施方式
[0012]参见图1，一种红外气体数据同步采样方法，具体步骤如下：1）在红外气体分析仪中设置以同步电机驱动的切光片作为切光装置，并在切光片的转动路径上设置光电传感器，使光电传感器的开关频率与切光片的切光频率相同，通过光电传感器发送方波信号给控制单元；红外气体分析仪中设置电容检测器将测量气室与参比气室之间的光量差转换为电信号传输给控制单元；切光片在同步电机的转动下做周期性旋转，连续周期性地遮断光源，将红外光按照一定的周期切割，使红外光变成脉冲式红外线辐射，对红外光进行频率调制，使电容检测器产生的信号为交流信号。
[0013]2）控制单元设置采样周期，该采样周期可根据实际的数据需要进行设置，并设置没有采样时的数据采样标志为真，正在采样时的数据采样标志为假。
[0014]3）控制单元以光电传感器发送的方波信号作为外部中断源，在方波信号的每个开关周期开始时，进入中断函数，本实施例要么采用方波信号的上升沿作为中断标志，要么采用方波信号的下降沿作为中断标志，并判断数据采样标志是否为真：若数据采样标志为真，则控制单元按设置的采样周期开启定时采样，并同时将数据采样标志设置为假，避免控制单元在当前采样没有结束时开始下一次采样，保证数据采样的同步性；若数据采样标志为假，说明当前有数据采样正在进行，则控制单元退出中断函数，继续等待方波信号的下一个周期。
[0015]4）控制单元完成采样，且完成对采样数据的计算后，将数据采样标志设置为真，开启下一周期采样，本实施例采用快速傅里叶算法计算红外光的频率、幅值、相位，该算法可直接调用控制单元的FFT算法模块。
[0016]实施例1，如图2所示，采用上述同步采样方法的采样结果，每次采样的初始相位均相同，采样结果只有一条正弦波信号，能够达到同步采样的效果，这种采样结果不需要进行二次同步采样处理。
[0017]本采样方法，控制单元每次采样的时间都控制在同一个点上，使每次采样从电容检测器输出的电信号的相同相位开始，保证每次采样的初始相位相同，在初始采样相位相同、采样周期相同的情况下，就能保证采样的频率和相位不会发生变化，从而达到同步采样的目的。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红外气体数据同步采样方法，其特征在于步骤如下：1）在红外气体分析仪中设置以同步电机驱动的切光片作为切光装置，并在切光片转动路径上设置光电传感器，使光电传感器的开关频率与切光片的切光频率相同，通过光电传感器发送方波信号给控制单元；红外气体分析仪中设置电容检测器将测量气室与参比气室之间的光量差转换为电信号传输给控制单元；2）控制单元设置采样周期，并设置没有采样时的数据采样标志为真，正在采样时的数据采样标志为假；3）控制单元以光电传感器发送的方波信号作为外部中断源，在方波信号的每个开关周期开始时，进入中断函数，并判断采样标志是否为真：若数据采样标志为真，则控制单元按设置的采样周期开启定...

【专利技术属性】
技术研发人员：王菁，周毅力，甄长飞，黄云彪，
申请(专利权)人：重庆川仪自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：