2．2 信號調理電路
接收端信號調理電路采用低噪聲前置放大器以及與調制頻率匹配的鎖相放大器進行微弱信號的檢測，可以提高信號的可信度和精度。
如圖4所示，鎖相放大器由3部分組成：信號通道、參考通道和相關器。信號通道低噪聲前置放大器將伴有噪聲的輸入信號放大，并經過帶通濾波初步濾除通帶以外的噪聲；參考通道的作用是提供一個與輸入信號同相的方波；相關器主要完成被測信號與參考信號兩者相關運算，從而實現頻率由交流到直流的變換，最后通過低通濾波輸出直流電壓，作為A／D轉換的輸入信號。

3 軟件設計
氣體體積分數監控系統軟件設計使用模塊化程序設計，主要包括串口通信程序設計、傳感器數據采集程序、數據濾波程序。
3．1 數據處理流程
數據的采集和處理采用中斷的方式，如圖5所示。該中斷程序主要完成傳感器數據的采集、數據分析處理、串口數據發送等功能。系統加電后，首先完成系統的初始化，開啟A／D轉換。中斷發生后，讀取A／D轉換的數據，更新數據表，隨后進行數據濾波，同時采用更新數據表的方法，提高檢測系統的靈敏度和穩定性。內存中存放事先標定好的線性系數，系統工作時，根據當前計算數據進行數值轉換，線性插值計算出當前氣體的濃度，通過串口發送給監控主機。

3．2 數據處理算法
采用未確知有理數的數字濾波算法消除隨機干擾，增加數據的可信度。將n個采集數據定義為x1，x2，x3，…，x4，采集的數據有一定的取值范圍，因此假設任意采集的數據x都是在區間[xmin，xmax]內取值，則可以一個未確知數S

式中，[xmin，xmax]和φ(x)構成一個n階未確知有理數；α、[xmin，xmax]和φ(x)分別為該未確知有理數的總可信度、取值區間和可信度分布密度函數。這樣就將一組n次采樣的值定義為一個n階未確知有理數。
φ(x)為采集量真值的可信度分布密度函數。通過分析偶然跳動和輸出量確實變大(小)兩種情況發現：如果xi是偶然跳動，則xi是孤立的、少數的，在某可信度距離內x的個數較少；若xi是輸出量的確變大(小)時，在某可信度距離內x的個數會越來越多。因此，可以定義φ(x)為

式中，ξi為|xi-x|≤d(x=xi，j=1，2，…，n且i≠j)中包含x的個數；n(n-1)為在可信度距離d內x的最大個數之和。
為了平穩有效地顯示出采樣量的真實值，采用采樣數據的未確知有理數S的數學期望E(S)來表示真實值。定義未確知期望E(S)

當α1時，E(S)是未確知有理數，它的實際意義是：實數作為S的期望值，有α的可信度。由以上構造得

從式(6)可以看出，顯示值與測量次數n及落在可信度距離d內的xi的個數ξi有關，當有偶然跳動xi時，落在可信度距離d內的x個數就會減少，在顯示值E(S)中比重下降會體現，這樣就減少不可信數據的影響，實現了數據濾波的目的，同時在計算E(S)的過程中只需計算ξi的個數，算法簡單有效。較好地解決了數據采集與處理中抗干擾性能和實時性的要求，達到了真實、快速地反映采集數據真實值的目的。