熱導(dǎo)式全量程甲烷變送器研制

【摘要】：煤炭是國家的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，生產(chǎn)安全是煤炭生產(chǎn)的重點(diǎn)工作，瓦斯爆炸則是嚴(yán)重威脅煤礦安全生產(chǎn)的主要隱患。由于高瓦斯礦井的瓦斯?jié)舛瓤缍却螅瑢ζ浠厥?、利用過程中需要進(jìn)行有效監(jiān)測。因此，礦用全量程瓦斯氣體探測技術(shù)對保證煤礦行業(yè)安全生產(chǎn)，減少礦難事故，保護(hù)生命財(cái)產(chǎn)損失，綜合利用能源和保護(hù)環(huán)境具有重要意義。 熱導(dǎo)式氣體傳感器輸出信號小且易受環(huán)境溫度和濕度等因素的影響，因此熱導(dǎo)式氣體傳感器環(huán)境溫濕度補(bǔ)償方法的研究是實(shí)現(xiàn)熱導(dǎo)式氣體傳感器全量程測量的關(guān)鍵技術(shù)。本文對熱導(dǎo)式氣體傳感器熱力學(xué)理論和測量方法進(jìn)行了深入研究，提出熱導(dǎo)式氣體傳感器恒溫檢測方法，對環(huán)境濕度和溫度影響進(jìn)行研究并建立數(shù)學(xué)模型，提出一種通過恒溫檢測與數(shù)字補(bǔ)償相結(jié)合的方式進(jìn)行環(huán)境濕度和溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ瑥亩鴮?shí)現(xiàn)用單一熱導(dǎo)傳感器進(jìn)行全量程甲烷氣體測量。 本文根據(jù)變送器的設(shè)計(jì)指標(biāo)和功能的要求，確定了設(shè)計(jì)的總體方案。該變送器硬件按功能劃分為多個(gè)模塊，采用了模塊化設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了單片機(jī)系統(tǒng)電路模塊、電源電路模塊、信號放大電路模塊及信號輸出電路模塊等設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行電路調(diào)試。變送器軟件設(shè)計(jì)包括主程序、溫濕度數(shù)據(jù)采集程序、遙控器解碼程序、標(biāo)定程序、濃度數(shù)據(jù)處理程序及CAN總線通信程序等功能模塊設(shè)計(jì)。 本文對傳感器受環(huán)境溫度和濕度的影響做了初步測試，進(jìn)行了熱導(dǎo)式全量程甲烷變送器環(huán)境溫度補(bǔ)償功能測試、傳感器環(huán)境濕度漂移實(shí)驗(yàn)和傳感器濕度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)等，結(jié)果表明本全量程甲烷變送器滿足煤礦及工業(yè)甲烷變送器標(biāo)準(zhǔn)要求，具有廣闊的應(yīng)用前景。 【關(guān)鍵詞】：全量程 甲烷 熱傳導(dǎo) 溫度補(bǔ)償 濕度補(bǔ)償
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP212
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題背景及意義10-11
• 1.2 課題相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展?fàn)顩r11-13
• 1.3 課題來源及主要研究內(nèi)容13-15
• 第2章 全量程甲烷變送器總體方案設(shè)計(jì)15-21
• 2.1 設(shè)計(jì)要求15-16
• 2.1.1 技術(shù)指標(biāo)要求15-16
• 2.1.2 防爆儀表設(shè)計(jì)要求16
• 2.2 整體設(shè)計(jì)方案的選取16-17
• 2.3 送器各主要功能模塊的選取17-19
• 2.3.1 傳感元件的選取17-18
• 2.3.2 輸出信號方式的選取18-19
• 2.3.3 單片機(jī)的選取19
• 2.4 本章小結(jié)19-21
• 第3章 檢測原理及環(huán)境溫濕度補(bǔ)償技術(shù)研究21-29
• 3.1 熱導(dǎo)式氣體傳感器檢測原理21-23
• 3.2 熱導(dǎo)式氣體傳感器恒溫檢測技術(shù)23-25
• 3.3 恒溫檢測技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)25
• 3.4 環(huán)境濕度對測量的影響分析25-26
• 3.5 基于數(shù)字濕度補(bǔ)償法的全量程甲烷檢測方法26-28
• 3.6 本章小結(jié)28-29
• 第4章 硬件電路設(shè)計(jì)29-41
• 4.1 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)29-33
• 4.1.1 單片機(jī)最小系統(tǒng)29-30
• 4.1.2 單總線溫濕度測量接口電路30
• 4.1.3 聲光報(bào)警電路30-31
• 4.1.4 紅外解碼電路31-32
• 4.1.5 顯示電路32-33
• 4.2 電源模塊電路33-36
• 4.2.1 DC-DC 轉(zhuǎn)換電路33-34
• 4.2.2 基準(zhǔn)電壓電路34-35
• 4.2.3 低壓差穩(wěn)壓電路35-36
• 4.3 信號放大電路36-37
• 4.4 信號輸出電路37-40
• 4.4.1 CAN 總線接口電路37-38
• 4.4.2 頻率輸出接口電路及連接故障報(bào)警電路38-40
• 4.5 本章小結(jié)40-41
• 第5章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)41-53
• 5.1 軟件總體方案設(shè)計(jì)41
• 5.2 主程序設(shè)計(jì)41-42
• 5.3 遙控器解碼程序設(shè)計(jì)42-44
• 5.4 標(biāo)定程序設(shè)計(jì)44-46
• 5.5 濃度數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì)46-47
• 5.6 溫濕度數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì)47-48
• 5.7 CAN 總線通信程序設(shè)計(jì)48-51
• 5.8 本章小結(jié)51-53
• 第6章 測試實(shí)驗(yàn)及誤差分析53-61
• 6.1 甲烷濃度配置簡易裝置53-54
• 6.2 環(huán)境溫度補(bǔ)償功能測試54-56
• 6.3 環(huán)境濕度補(bǔ)償功能測試56-58
• 6.3.1 傳感器環(huán)境濕度漂移實(shí)驗(yàn)56
• 6.3.2 傳感器靈敏度實(shí)驗(yàn)56-57
• 6.3.3 傳感器濕度補(bǔ)償實(shí)驗(yàn)57-58
• 6.4 樣機(jī)測試58-59
• 6.5 系統(tǒng)誤差分析59-60
• 6.6 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文66-67
• 致謝67

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