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1、二氧化碳浓度测量实验 二氧化碳传感器空气二氧化碳浓度测量 一、实验目的 1、通过本实验了解二氧化碳传感器的基本构造和基本的工作原理。 2、环境中二氧化碳浓度测量的基本方法。 二、实验原理 二氧化碳气体是一种温室效应气体，由于人类在生产和生活中大量消耗能源，同时向大气中平排放了大量的二氧化碳，致使大气中的二氧化碳气体浓度每年都在上升。由于地球的温室效应，导致两极冰川在逐渐融化，海平面在不断上升。 在实际生活当中，过高的二氧化碳含量会使人感觉不适。有资料显示：新鲜空气中二氧化碳的浓度，乡村约为0.03，城市约为0.04。当达到0.07时，有少数对气体敏感的人就感觉有不良气味；达0.1时，空气中的氨
2、类化合物明显增加，人们普遍有不适感觉。3时，导致呼吸深度增加；4时，会出现头痛、耳鸣、脉搏滞缓、血压上升；810时，呼吸困难，意识不清；达30时，致死。因此，在日常生活中，有一些特殊场合如较深的山洞、工业用坑洞是要进行必要的二氧化碳浓度监测的。 1. 传感器 二氧化碳传感器采用了NAP-21A型二氧化碳传感器，该传感器由气敏探头和温度补偿探头组成，其中气敏探头中敏感器件的基本构造是：阳极使用金，阴极使用包含有碳酸锂的金电极，在阳极与阴极之间放置了含有Na离子的固态电解体。这样，当空气中的CO2浓度发生变化时，气敏探头的直流电阻会产生变化。经电路的处理，会将该电阻的变化转变为电压信号输出。 在正
3、常的工作条件下，传感器本身输出特性是线性的，下图是该型号传感器的特性曲线。 20 15 105 0406080100020 CO2 Concentration (%) 2. 放大电路 在蓝津信息公司DRMU-ME-B型综台上搭载的环境状况监测实验模块上，二氧化碳气敏传感器的放大电路上设置了微调的增益调整电位器R72，放大电路的整体增益的范围是228.2250。 放大电路利用电阻桥路得到因二氧化碳浓度变化引起的不平衡电势，桥路中包含了气敏探头的温度补偿元件，因而会补偿环境温度变化而引起的误差。 三、实验仪器和设备 1. DRVI可重组虚拟实验开发平台 1套 1套 2. 蓝津数据采集仪 3. 开关
4、电源 1套 4 DRCO212A型二氧化碳传感器 1个 5 计算机 n套 四实验步骤与内容 1. 启动计算机，开启DRVI数据采集仪电源。并将模块转换开关转到环境监测模块。 2. 运行DRVI主程序，然后点击DRVI快捷工具条上的“联机注册”图标，选择其中的“DRVI采集仪主卡检测”进行服务器和数据采集仪之间的注册。联机注册成功后，分别从DRVI工具栏和快捷工具条中启动“DRVI微型Web服务器”，开始监听8500端口。 3. 打开客户端计算机，启动计算机上的DRVI客户端程序，然后点击DRVI快捷工具条上的“联机注册”图标，选择其中的“DRVI局域网服务器检测”，在弹出的对话框中输入服务器I
5、P地址，点击“发送”按钮，进行客户端和服务器之间的认证，认证完毕即可正常运行客户端所有功能。 4. 在DRVI软件平台的地址信息栏中输入如下信息“http:/服务器IP地址:8600/GccsLAB/index.htm”，打开WEB版实验指导书，在实验目录中选择“二氧化碳传感器环境二氧化碳浓度测量”实验，参照实验原理和要求设计该实验。 5. 本实验的实验原理设计图如下图所示。 6. 点击附录中该实验脚本文件“服务器端”的链接，将参考的实验脚本文件读入DRVI软件平台中，点击面板中的“开关”按钮开始运行该脚本，在经过3分钟预热后，将装有二氧化碳气体的容器靠近传感器探头，并将二氧化碳气体缓缓地倒出
6、，让二氧化碳气体流经探头。在不同浓度地气体流经探头时，传感器的输出会发生变化。，观察不同的浓度情况下信号波形及二氧化碳浓度测量值，分析并记录实验结果。服0123460006001 说明：红线和虚线表示单变量数据线，蓝线和实线表示数组型数据线，箭头代表数据或信号在软件总线中的流动方向 务器端实验效果示意图如下图所示。 7. 对于客户端的分析，首先设定数据共享服务器的端口，然后在确认数据共享服务器端脚本运行的前提下，点击“开关”按钮进行网络数据采集，观察数据共享服务器端不同的浓度情况下信号波形及二氧化碳浓度测量值而变化的情况，并记录实验结果。客户端实验效果示意图如下图所示。 五、注意事项 1、由于
7、二氧化碳浓度变化很快，并且对混入空气量也很敏感，因此观察到的二氧化碳浓度应是一个不断变化的并且在值上不断衰减的数据。 2、如要取得较稳定的测试数据，请将环境监测模块从综合实验台架上取下来，使模块面板朝上放置，将装有二氧化碳气体的容器口朝下扣在传感器探头上，但是，由于不可能完全密封，二氧化碳气体会有所泄漏。因此，所观察到的数据应是缓慢衰减的数值。 六、实验报告要求 1、简述二氧化碳气敏传感器的基本构成，测量原理；设置温度补偿元件的意义？ 2、观察并绘制环境二氧化碳浓度曲线。 七、附录： 本实验脚本的信号处理框图 二氧化碳传感器蓝津数据采集卡 A/D开关蓝津DAQ_A/D IC内存IC1波型参数IC(求均值)趋势曲线 IC内存IC2波型/谱图ICVB SCRIPT_IC1二氧化碳浓度计算：C(%)=Vi*100%/5000mv
