根据第2章中建立的模型方程，利用热释电晶体晶片式探测器实现光强度的测量，采用双通道检测技术，用两个不同波带区域内的单元探测器来实现，可以消除发光光源输出功率不稳定和探测器响应灵敏度变化等影响，并且解决了模型方程中的实际光强度难以测量的问题。前章介绍了光学滤波片的使用，消除了其他杂光的干扰，选择针对气体特征吸收峰的滤光片，以及针对参考通道吸收的滤光片，提高了灵敏度。通过双通道检测技术，可以在计算过程中采用求比值的方法解决光强其外界环境的影响，这些在后续的计算方法中将详细讲到。
在气体检测这一特殊的应用中，针对某些气体对红外辐射在某些独有的特定区域内具有强吸收峰这一特性，采用双通道检测方法起到了很好的作用，有利于提高对气体浓度的检测精度和准确性，能提高系统的可靠性，下面从红外吸收定律开始，来阐述双通道检测技术的具体方法和其优点。
设一束波长为λ，光强为I0的单色平行光射向甲烷和空气混合的被测气室时，气室中的气体在λ处具有吸收线和吸收带，光被吸收和散射一部分。
根据前述朗伯-比尔定理，气室出射光的强度可表示为
式中 K——吸收系数；
C——气体浓度；
L——气室的长度。
图4-1所示为双通道检测方法的两个单元探测器的输出关系及等效原理示意图。
图4-1 双通道检测方法的输出信号关系及等效原理示意图
由图4-1可以清楚地看到，该检测方法的双通道探测器在接收红外光后，两路信号与光强等参数的关系，对于响应探测器是与被测气体浓度直接有关的，而参考探测器则是与被测气体无直接关系的，但它反映了外界环境条件等因素。很好地处理这个量，将对被检测气体测量具有补偿作用，能提高测量的精度和准确性。
气体响应通道（Act.）是指用来直接测量气体、与气体浓度敏感的检测通道，它反映气体浓度响应特征波长随气体浓度的变化关系；另一通道是指用来测量未被气体吸收的光强的通道，它与气体浓度变化无关，称为参考通道（Ref.），参考通道的引入消除了背景光以及外界环境的干扰影响，提高了探测器的准确性与灵敏度。
对于气体通道输出信号，Act：U1∝I0·exp（-KCL）；
对于参考通道输出信号，Ref：U2∝I0
由上式可以看出，两路信号都正比例光强，当气室里的甲烷浓度发生改变，气体分子吸收辐射，将引起光强的变化，从而使两路信号的输出发生改变。而从两关系式分析，都有一个共同的参数I，也就是说两路信号输出都与当前光强有关，且气体通道还与当前的甲烷浓度有关，而对于一个确定密闭光学的气室内，K设为吸收系数，L为气室的长度，K、L都是确定的。从而可以假设两路通道的比例因子分别为K1、K2，可以得到以下两个关系式：气体通道输出信号(www.xing528.com)
参考通道输出信号
在实际的实验过程中，光强很难准确地直接测量。为了消除光强因子的影响，对以上两式求比值，从而消除了光强因子[110]，用求比值的方法也消除了系统的一些影响，提高了准确性，由此得到如下关系式：
从这个公式中可以求得浓度，即
对于一个确定的系统，K、L为常数，所以-1/KL可以假定为一个常数Q，而K1、K2两比例因子只与当前的环境状态有关，可以设lnK2-lnK1这个值为随环境变化的参数m，可以通过标定、以及软件和电路的方法来补偿。
lnU1-lnU2可以通过电路和单片机运算直接求得，可以等效为一个因子X。
从而可以简化为
如果处在一个确定的环境条件下，甲烷的浓度可以写成一个直线关系的方程式：
这就是通过计算和处理最后得到的一个与浓度相关的一个简单的数学关系式，式中的x为与浓度等效的输出信号，是两通道的比值的对数值，Y为气室内的分子数，k、b为系统比例参数。
由此可以通过上述方法来测量气体的浓度。
选用前述的两个单元探测器：一种具有参考滤波片，另一个具有测量滤波片晶片式热探测器，它是利用甲烷气体对红外光在3.31μm波长处具有特定吸收峰这一特性设计的，而参考通道则选用稳定的、没有气体吸收的波长处3.91μm波长处的滤光片来实现，参考通道将具有参考和补偿作用，具体的参数在前一章节中滤波片参数已介绍。图4-2描述了双通道气体检测装置原理示意图，它描述了红外LED、探测器及光学关系，同时也说明了探测器双通道的输出关系。
图4-2 双通道气体检测装置原理示意图
根据气体浓度的推算过程，以及双通道双波长检测方法的使用和采取两通道输出信号比值的浓度计算方案，这样消除了来自外界环境的干扰。响应通道输出信号、参考通道输出信号以及两者之间的比值之间的关系如图4-3所示。图4-3很好地描述了采用双通道检测方法，并通过求比值计算方法的优点。
图4-3 响应通道、参考通道输出信号与信号比值之间的关系
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