光离子化检测器(Photoionization Detector简称PID)是利用光离子化技术来检测特定的易挥发有机化合物(Volatile Organic Compounds简称VOC)浓度的,一种具有极高的灵敏度,广泛用途的检测器。其工作原理是当被测物质受到高于自身电离能量的紫外灯的照射时,会由于吸收了高能量光子的能量而被电离成带电离子,带电离子在外加电场的作用下会发生定向的移动形成电流,通过对电流大小的检测便可以测得被测物质的浓度,从而提醒人们该浓度的物质是不是对人体有害、超标,起到保护人自身安全的目的。鉴于现代气相色谱微型化的发展方向,检测器也向便携式,微型化的方向发展。光离子化检测器由于其自身的优势越来越受到人们的青睐。本文首先全面阐述了的关于光离子化技术的理论成果,并且深入学习了微弱信号检测系统及滤除噪声的知识,结合自己对该领域发展状况的研究,提出了自己的设计方案。包括传感器中的紫外灯的选择、电离室的设计,I-V转换电路、AD采样及单片机控制电路、紫外灯驱动及电离室极化电源、ARM信号处理机控制系统几个部分。详细的分析了光电离的相关理论,只有当样品池光程足够短,样品浓度足够低的情况下,被测物质的浓度才与产生的光离子化电流成线性关系,然后分析了传感器对后续电路的影响。研究了紫外灯的驱动方式,最后决定采用Heraeus公司所生产的可射频激发的PKR106-6型号紫外灯。围绕紫外灯并且分析了影响检测结果的所有因素,提出并设计了一种响应快,气密性好,反应充分的电离室结构并在此基础上,设计了电离室周围的相关驱动电路。待测的电流信号从电离室取出以后进入自行设计的以AD549作为核心部件的I-V转换电路进行电流电压转换并放大,转换后的电压信号可被放大10 8、10 9倍,我们对I-V电路进行了反复的实验,验证其输出达到了很好的效果。经过转换放大的电压信号,进入采样电路,该电路是通过单片机控制AD7718芯片进行采样,将模拟信号变为数字信号。采样后的信号需要进入处理系统进行处理,本设计采用了双CPU的通信系统,信号由单片机输出给双口RAM(IDT7005S),双口RAM通过ISA总线与ARM9相连,信号在ARM9中进行必要的信号处理,处理完毕的信号由以太网传输给PC机显示。硬件搭建完毕后,完成了相关软件的设计,我们进行了反复的多次实验,验证了该系统的输出结果,表明设计的光离子化检测器系统达到了设计标准。