基于DSP的高速便攜紅外氣體分析儀

2．5 數據存儲
紅外分析儀需要存儲的數據包括：氣體測量記錄號，日期、時(shí)間、濃度值，溫度，濕度，大氣壓力等，記錄數據量的大小取決于保存條目大小，保存種類(lèi)，保存頻度及保存時(shí)長(cháng)，考慮到在線(xiàn)測量和無(wú)人管理測量的要求，采用大容量閃存K9F1G08UOA作為儀器的數據存儲介質(zhì)，總數據存儲量大于128 MB。

3 系統軟件設計
軟件處理的好壞直接決定系統處理速度的高低和計算結果的準確性，圖5給出儀器軟件的主流程，基本原則是利用環(huán)形緩沖區對數據等信息進(jìn)行必要的緩存，在不影響系統人機交互感受的情況下達到更高速的測量和數據傳輸。在軟件的整個(gè)處理過(guò)程中最耗時(shí)也是最影響性能的地方是原始數據的處理，其中涉及到濾波，環(huán)境和探測器補償校正，消除氣體吸收交叉干擾等多種算法，在本儀器中這些算法都針對DSP做了專(zhuān)門(mén)的優(yōu)化，從而保證系統的快速運行。

系統首先完成初始化，包括對DSP及其外圍電路初始化，創(chuàng )建和設置原始數據，目標數據，鍵盤(pán)等信息的環(huán)形緩沖區等等。設定紅外光的調制頻率并啟動(dòng)，儀器進(jìn)入等待狀態(tài)，用戶(hù)可在此時(shí)對儀器做參數設定，按鍵或遠程開(kāi)始命令都將使儀器進(jìn)入測量狀態(tài)。在測量狀態(tài)儀器依次循環(huán)判別有無(wú)要處理的數據或命令，然后進(jìn)行相應的處理，如遠程命令執行，原始數據計算，按鍵命令執行，目標數據傳輸和存儲，LCD界面刷新等。
各種原始數據會(huì )按照設定的采樣率被中斷程序讀取并存入原始數據環(huán)形緩沖區，原始數據包括測量通道和參考通道的讀數，各種補償信號，測量時(shí)間等。原始數據被使用處理后。將計算得到的目標值放入目標數據緩沖區，如果系統有傳輸，顯示或保存的設置，目標數據緩沖區的數據將被依次使用。所有的環(huán)形緩沖區都會(huì )維護自己的讀寫(xiě)指針，并在相應的操作完成后進(jìn)行修改。有些優(yōu)先級較高的命令和特殊情況不受以上流程限制，如停止命令等類(lèi)似這樣的操作會(huì )在中斷中直接處理。

4 實(shí)驗結果
前文中并未提到本儀器具體測量的氣體種類(lèi)，原因是該儀器在換用不同波長(cháng)的濾光片并做相應的參數修改的情況下可以用來(lái)測量多種氣體的濃度，如CO2，CO和HC等。在實(shí)驗中選擇CO2作為測試的氣體種類(lèi)，在環(huán)境溫度為25℃、一個(gè)標準大氣壓下，對國家計量部門(mén)檢定合格的多種標準濃度CO2氣體使用本儀器測量，實(shí)際結果顯示，絕對誤差在0．3％，相對誤差在2％以?xún)?，具有較好的測量精度。

5 結論
紅外氣體分析儀涉及光學(xué)、機械、電子、計算機、通信、信息融合等多學(xué)科領(lǐng)域，對軟硬件的設計和集成能力要求相對較高，本文所述的紅外氣體分析儀借助于SP的強大運算能力，不僅滿(mǎn)足了高速測量的要求，而且因為脫離了上位機使儀器的便攜性和安裝性大大增強，通過(guò)現場(chǎng)的運行和調試，儀器的諸多優(yōu)點(diǎn)得到了展現，如結構簡(jiǎn)單可靠，安裝維護方便，操作便捷，可長(cháng)時(shí)保存數據，USB擴展等，相信隨著(zhù)在線(xiàn)氣體分析儀的更新?lián)Q代，本儀器應用前景越來(lái)越寬。