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，保存頻度及保存時長，考慮到在線測量和無人管理測量的要求，采用大容量閃存K9F1G08UOA作為儀器的數據存儲介質，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，基本原則是利用環形緩沖區對數據等信息進行必要的緩存，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。在軟件的整個處理過程中最耗時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做了專門的優化，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，創建和設置原始數據，目標數據，鍵盤等信息的環形緩沖區等等。設定紅外光的調制頻率并啟動，儀器進入等待狀態，用戶可在此時對儀器做參數設定，按鍵或遠程開始命令都將使儀器進入測量狀態。在測量狀態儀器依次循環判別有無要處理的數據或命令，然后進行相應的處理，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。
各種原始數據會按照設定的采樣率被中斷程序讀取并存入原始數據環形緩沖區，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。所有的環形緩沖區都會維護自己的讀寫指針，并在相應的操作完成后進行修改。有些優先級較高的命令和特殊情況不受以上流程限制，如停止命令等類似這樣的操作會在中斷中直接處理。

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

5 結論
紅外氣體分析儀涉及光學、機械、電子、計算機、通信、信息融合等多學科領域，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，通過現場的運行和調試，儀器的諸多優點得到了展現，如結構簡單可靠，安裝維護方便，操作便捷，可長時保存數據，USB擴展等，相信隨著在線氣體分析儀的更新換代，本儀器應用前景越來越寬。