新型光室结构的主流式NDIR呼吸CO 2 监测系统

针对主流式非分散红外（NDIR）呼吸CO2监测系统灵敏度及信噪比低下的问题，提出利用复合抛物面聚光器（CPC）提升监测系统性能的方法。利用ZEMAX模拟光室并优化CPC和常用的圆管聚光器以及锥形聚光器，采用单光源双光路的主流式一体化方法进行监测系统的气室设计，以STM32F100为主控芯片实现硬件系统控制，对具有不同光室结构的监测系统进行CO2浓度标定和实时人体呼吸检测实验，获取其CO2浓度与系统输出信号的对应关系和CO2波形图。结果表明，CPC光室其模拟光学效率为4.3%，比常用的聚光器最高可提升89.77倍；装有CPC的监测系统其灵敏度与信噪比为8.940 7、24.65，比装有常用聚光器的系统的灵敏度最高可提升3.811倍、信噪比提升1.926倍；并且安装CPC的系统运行稳定，响应快，能够实时的反应出被测者的呼吸CO2波形图。