在工業生產中，電力、煤炭以及石油化工行業產生大量的易燃、易爆、有毒有害的氣體，對這些有害氣體進行及時且精確的監測和預報是許多企業安全生產中的重要一環[1]。由于這些氣體在多數情況下成分復雜，對某種單一的氣體進行監測有著很多的局限性，所以越來越多的行業和部門需要多通道的在線檢測儀器。
在線檢測技術的主要應用是在線氣體檢測儀和水質檢測儀。其中在線氣體檢測技術應用范圍廣、發展快，技術也比較成熟，主要應用在流程工業、環境檢測和其他領域。現隨著我國經濟的發展及科技的進步，已開發了許多在線監測儀設備，并且在產品結構設計、信號處理、干擾補償和嵌入式系統方面縮小了與檢測儀器水平的差距。但在功能、自動化水平、可靠性、精度等方面與國外技術仍有較大的差距，特別是在技術產品上的差距更大。以新型數字式傳感器組成的檢測儀器、有毒易爆類氣體檢測儀器還不常見，不少舊產品的技術更新緩慢。所以為在分析檢測儀領域彌補與國外的差距，研發新一代的智能化多通道在線氣體檢測儀成為必要的任務。
1.1 在線紅外光譜檢測技術的應用
在各種在線光譜分析技術中，對中紅外(2.5~15 μm)的光譜分析成熟，這也是目前應用廣泛的在線氣體分析技術。中紅外光譜是在線光譜分析常用的波段，例如非分光氣體分析儀(NDIR)常選擇的特征波長為1~15 μm。各種氣體的吸收光譜比較復雜，其中CO為4.66 μm，CO2為4.27 μm，CH4為3.33 μm，SO2為7.30 μm等。非分光紅外氣體分析技術是在線分析應用成熟的技術，已經開發出了多種紅外氣體分析儀。
1.2 傳感器簡介
傳感器采用半導體光源，能發出4.26~9.67 μm波長范圍的紅外光，基本包含了常見氣體的特征吸收帶。除此之外，該光源具有功耗低、熱穩定性好和抗氧化能力強的特點。傳感器氣室部分的基本結構包括光學系統、電路測量系統、信號放大系統和模數轉換系統。在工作時，左側光源發出紅外光，通過窗口透明玻璃射入氣室，同時將待測氣體通入氣室，氣體吸收特定波長的紅外光，氣室內部設置了參考和測量通道，分別對應著相應的檢測裝置，其中參考測量通道通入零氣，用于對傳感器的零點標定。而測量通道通入檢測氣體，其電壓值與氣體濃度值呈線性關系，因為測量裝置輸出的電壓信號只有毫伏級別，因此，還必須對其進行適當放大。
1.3 整體設計思路
根據總體的功能要求，對檢測儀的整體結構進行了設計，基于模塊化的設計原理，可將整個檢測平臺分為氣體主控制器、傳感器、信號調理、通信、控制以及人機交互6個模塊，檢測儀各模塊間的流程框圖，氣體經預處理裝置通入傳感器中，傳感器采集氣體濃度值，進行信號調理后送入主控制器中，主控制器對數據進行處理，并進行通信和控制操作。同時，為方便用戶從設備獲取需要的信息以及直接發送指令操作儀器，增加了人機交互模塊。
