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摘要
由于红外热释电探测器在低温环境下易发生温度漂移，导致非分散红外(NDIR)二氧化碳(CO2)农业火灾检测仪受低温影响较大。针对上述问题，本文设计了一种应用于-40℃低温环境的探测器温度控制系统。给出了NDIR农业火灾检测仪的原理，探究了热释电探测器温度漂移现象，在此基础上，设计了以STM32F103为核心的温度控制系统。将温度控制系统集成于火灾检测仪中，在-40℃环境温度下，将探测器温度从20℃起始温度控温，稳定在21℃的响应时间为16 s，温度波动的1σ值为0.012 6℃，响应时间和稳定性均满足低温环境下的控温需求。在控温条件下，对传感器进行了标定，将气体标定实验得到的吸收通道与参考通道电压信号的一次谐波幅值比和标准气体浓度值进行指数拟合，拟合优度达到了99.852%。利用纯氮气(N2)样品，对检测仪进行了25 min的稳定性测试，测得的浓度波动范围为-28.128 76×10-6～27.240 5×10-6。引入Allan方差进行评估，当积分时间为0.25 s时，检测下限为1.213 01×10-6；当积分时间为114.75 s时，理论上系统的检测下限可达到4.822 5×10-7。实验结果表明，该温度控制系统可以保证火灾检测仪在低温环境下的正常工作。
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