一氧化碳(CO)是zui為常見的一種有毒有害的可燃可爆性氣體，它給工業(yè)安全生產(chǎn)帶來了巨大的危害。因此研制一種能夠?qū)崟r準(zhǔn)確地測量一氧化碳?xì)怏w濃度的氣體檢測儀，一氧化碳?xì)怏w報警器是非常必要的。目前應(yīng)用于一氧化碳?xì)怏w的檢測方式主要有氣相色譜法、光干涉法、半導(dǎo)體氣體傳感器、紅外光譜吸收式等，以上四種一氧化碳?xì)怏w濃度測量方法各有優(yōu)缺點。然而紅外光譜吸收法表現(xiàn)出更多的優(yōu)點，紅外光譜吸收式的基本原理為：將窄帶光源波長對準(zhǔn)被測氣體某一吸收峰，用正弦信號對激光波長進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的激光通過被測氣體，由于氣體的吸收效應(yīng)，波長調(diào)制轉(zhuǎn)換為強度調(diào)制，當(dāng)激光中心波長對準(zhǔn)氣體吸收峰的中心處，輸出光包含有調(diào)制頻率的二次諧波信號，而且信號幅度正比于氣體的濃度。通過提取吸收信號的二次諧波，便可實現(xiàn)氣體濃度的測量。與差分吸收法相比，諧波檢測法具有更高的分辨率。本文采用紅外光譜吸收式來實現(xiàn)對一氧化碳?xì)怏w濃度的測量，在一氧化碳?xì)怏w檢測儀的設(shè)計過程中，將拉格朗日插值思想應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理。本文主要對一氧化碳?xì)怏w檢測儀中算法的設(shè)計進(jìn)行研究，對數(shù)據(jù)進(jìn)行*化處理。
1 拉格朗日插值的意義
紅外光譜技術(shù)光譜吸收技術(shù)的基本原理是比爾一朗伯特(Beer Lambert)定律，出射光強I與入射光強Io的關(guān)系為I=Ioexp[-a(v)CL]，其中a(v)為氣體在一定頻率v處的吸收系數(shù)；C為氣體濃度；L為氣體吸收的路徑長度。由于a(v)是關(guān)于環(huán)境溫度和壓強的函數(shù)，只要測量出環(huán)境中的溫度和壓強就可以求出a(v)的值，但是該函數(shù)的解析表達(dá)式相當(dāng)復(fù)雜，不便于處理和計算，無法實時準(zhǔn)確地計算出a(v)的值，也就無法求出被測氣體的濃度。因此設(shè)計某種算法比較準(zhǔn)確地求出a(v)的值將成為一氧化碳測量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，當(dāng)求出一氧化碳?xì)怏w吸收系數(shù)后，就可根據(jù)比爾-朗伯特定律用算法實現(xiàn)一氧化碳?xì)怏w濃度的測量。
本文采用拉格朗日插值算法思想來實現(xiàn)對吸收系數(shù)a(v)的處理，并通過程序來比較準(zhǔn)確的求出吸收系數(shù)a(v)的值。這里我們可以通過實驗得到許多在不同溫度和壓強下一氧化碳?xì)怏w的吸收系數(shù)，但它們是一些孤立離散的點，是不連續(xù)的。然后運用拉格朗日插值的思想對他進(jìn)行處理，由于一氧化碳的吸收系數(shù)a(v)與溫度和壓強2個參數(shù)有關(guān)，因此本文用二維拉格朗日插值算法來實現(xiàn)。
在設(shè)計一氧化碳?xì)怏w濃度測量算法時，使用拉格朗日插值算法進(jìn)行相關(guān)的處理，可使準(zhǔn)確的求出一氧化碳?xì)怏w的濃度。由此可知，對一氧化碳?xì)怏w檢測儀進(jìn)行算法設(shè)計是非常必要的，這種拉格朗日插值算法思想在氣體檢測方面將具有較大的應(yīng)用前景。
2 拉格朗日插值原理
2．1 拉格拉朗日插值
拉格朗日插值由線性插值與拋物線插值推廣而來，將n=1及n=2的插值推廣到一般情形，考慮通過(n+1)個點，(xi，f(xi))(i=0，1，2，…，n)的插值多項式Ln(x)，使Ln(xi)=f(xi)i=0，1，2，…，n。
我公司生產(chǎn)的一氧化碳檢測儀，一氧化碳報警器，氨氣報警器，氨氣檢測儀，CL報警器，CL檢測儀，有毒有害氣體是采用的電化學(xué)生傳感器，而可燃?xì)怏w報警器，可燃?xì)怏w檢測儀，天然氣檢測儀，液化氣報警器，液化氣檢測儀，甲烷報警器，氫氣檢測儀，氫氣報警器是采用的催化燃燒式檢測儀原理。
