随着科学技术的快速发展,越来越多的领域需要对气体浓度进行快速、准确、在线地测量。传统的气体浓度测量方法,如气敏传感器、气相色谱法等无法满足上述需求。本文研究了一种基于红外传感器的新型气体浓度测量系统,利用红外吸收光谱原理,可以实现对气体浓度的在线、非接触测量,同时具有气体选择性好、稳定性好、灵敏度高、响应速度快等优势。本文以CO2气体为目标气体,分析了红外光谱吸收原理和朗伯—比尔定律,建立了红外CO2吸收模型并求出了浓度计算方法,确立了NDIR(Non-Dispersive Infrared)测量系统的总体设计方案。在系统的设计和开发中,主要包括三个部分。1.光学部分。对光学系统所涉及的光源、探测器、气室等部件进行了讨论和比较,选择了合适的部件,设计了系统光路,完成了光学系统的设计和安装。2.硬件部分。结合光源和探测器的信号特征,在硬件电路功能分析的基础上,实现了功能硬件模块化设计,包括:光源驱动、信号处理、A/D转换、控制、显示、温控几个功能模块,并针对干扰因素进行了系统抗干扰设计。3.软件部分。基于PIC单片机和PICC语言,结合硬件电路的信号特征和功能要求,编写了主程序、数据采集子程序、数据处理子程序和显示输出子程序,并进行了调试。在设计好系统三个部分之后,对系统的各功能模块进行了调试,完成了系统标定的理论推导,实现了系统的初步实验验证,提出了切实可行的实验方法,最后进行了误差理论分析。实验结果表明,系统可以达到预期性能指标,实现对气体浓度的快速、准确、在线测量。