本论文来源于国家科技支撑计划项目“现代节能高效设施园艺装备研制与产业化示范”,项目编号:2014BAD08B00。设施园艺克服了传统种植方式的缺点,不易受地域、自然环境和气候等因素的限制,实现了高产、优质的目的,对农业的发展具有重大意义。CO₂作为植物光合作用的重要原料,其浓度的大小对温室大棚内农作物的生长具有重要的影响,因此检测温室大棚内CO₂的浓度十分必要。在众多的CO₂检测方法中,红外吸收光谱法因其独特的优势得到了人们的普遍关注和广泛应用。此外,构建无线传感器网络能多点采集温室大棚内的CO₂浓度,且克服了有线传输的弊端。本论文研究了基于红外吸收光谱法的设施园艺CO₂检测系统。分析CO₂分子的红外吸收光谱,选择4.25μm附近的强基频吸收峰作为CO₂分子的吸收波长,选择适宜的红外热光源和双通道热释电探测器,并采用球面反射镜增加光程的同时将光线汇聚至探测器,很好地优化了光路结构。设计制作了光源的恒流源驱动电路、信号处理电路和无线通信电路等硬件电路。为了适应温室中的高湿环境,密闭封装光路和电路部分,光路中气体的扩散通过膨化聚四氟乙烯薄膜实现。编写了系统的软件程序,程序包含浓度采集和无线传感器网络两部分,CO₂浓度检测节点采集数据以后加入无线传感器网络,并将采集的数据通过网络发送至汇聚节点,最后汇聚节点通过串口将数据传输给计算机,计算机显示并存储得到的数据。配置了不同浓度的CO₂气体样品进行气体实验,完成了传感器的标定和相关性能的检测。CO₂传感器的检测范围是0⁵000 ppm;在150⁵000 ppm范围内,测量值的相对误差在-6.0%⁹.9%之间;测量了传感器在0 ppm时的长时间稳定性,浓度上下波动峰值是15 ppm,标准差为2.8ppm;计算传感器在0 ppm时输出结果的艾伦方差,得到传感器的1σ检测下限为2.5 ppm。在温室中运用该检测系统对CO₂浓度进行实际测量,得到的曲线与实际相符,从而验证了该检测系统能够较好地应用于温室大棚内CO₂浓度的检测中。本论文的创新点包含两点,一是利用自制的反射镜气室和差分中红外吸收光谱技术,研制了红外CO₂传感器,并对传感器进行防湿处理以适应温室大棚内高湿的环境;二是结合无线射频通信技术构建无线CO₂传感器网络,实现对温室大棚内CO₂浓度的多点检测,并利用研制的CO₂检测系统在日光温室大棚中开展了现场试验。