基于温室大棚的CO2浓度传感器设计
温室是一个相对封闭的环境，作物在温室内不断进行着CO2的吸
收与释放过程，因此，温室内的CO2浓度与外界环境有明显的差异。
一般来说，白天温室内绿色植物光合作用旺盛，CO2浓度急剧下降；
夜间光合作用停止，作物呼吸作用释放CO2，CO2室内浓度逐渐升高。
作物群体的CO2来源包括空气和土壤。假定温室面积为AS（m2），
空间容积为V（m3），则其室内CO2的浓度对时间的变化率可用下式
表示
V
dC
dt
QCO2
C

Cw
V
（P

r0）AS
dC
0dt
QCO2C
Cw
VP
r0AS
式中QCO2___计算CO2施用量，ghC
室内空气设定的CO2目标浓度，gm3在常温常压下，1gm3相当于531mlm3
CW室外空气CO2浓度，gm3；
换气次数，次h
P
净光合作用强度，一般18gm2h）基于CO2浓度对时间的变化率，设计了红外吸收型二氧化碳传感器来监测温室内的CO2浓度。1检测电路的工作原理
11红外吸收型二氧化碳气体传感器的工作原理
f红外吸收型CO2气体传感器是基于气体的吸收光谱随物质的不同而存在差异的原理制成的。不同气体分子化学结构不同，对不同波长的红外辐射的吸收程度就不同，因此，不同波长的红外辐射依次照射到样品物质时，某些波长的辐射能被样品物质选择吸收而变弱，产生红外吸收光谱，故当知道某种物质的红外吸收光谱时，便能从中获得该物质在红外区的吸收峰。同一种物质不同浓度时，在同一吸收峰位置有不同的吸收强度，吸收强度与浓度成正比关系。因此通过检测气体对光的波长和强度的影响，便可以确定气体的浓度。根据比尔朗伯定律，输出光强度、输入光强度和气体浓度之间的关系为：
（1）式中am为摩尔分子吸收系数；C为待测气体浓度；L为光和气体的作用长度（传感长度）。对上式进行变换得：
（2）
通过检测相关数据就可以得知气体的浓度。
图1二氧化碳传感器探头结构红外二氧化碳传感器探头结构如图1所示。是由红外光源、测量气室、
f可调干涉滤光镜、光探测器、光调制电路、放大系统等组成。红外光源采用镍铬丝，其通电加热后可发出3～10μm的红外线，其中包含了426μm处CO2气体的强吸收峰。在气室中，二氧化碳吸收光源发出特定波长的光，经探测器检测则可显示出二氧化碳对红外线的吸收情况。干涉滤光镜是可调的，调节他可改变其通过的光波波段，从而改变探测器探测到信号的强弱。红外探测器为薄膜电容，吸收了红外能量后，气体温度升高，导致室内压力增大，电容两极间的距离就要改变，电容值随之r