新型全量程甲烷檢測(cè)儀的研究與設(shè)計(jì)

【摘要】： 目前廣泛使用的熱催化燃燒型瓦斯(主要成分是甲烷)檢測(cè)儀存在的主要問(wèn)題是傳感器漂移大,維護(hù)周期短,并且維護(hù)方法復(fù)雜、成本較高,抗干擾能力較差。普通全量程瓦斯檢測(cè)儀采用載體催化元件和二元熱導(dǎo)元件相結(jié)合的檢測(cè)機(jī)制,低濃度檢測(cè)時(shí)使用載體催化元件,高濃度檢測(cè)時(shí)使用二元熱導(dǎo)元件,電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,量程不連續(xù)。 本文借助于電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù),研制一種新型全量程瓦斯檢測(cè)儀,對(duì)瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),對(duì)瓦斯傳感器進(jìn)行自動(dòng)校零、非線性補(bǔ)償。在全量程檢測(cè)的處理上,利用單一的熱催化載體元件,采用低濃度檢測(cè)和高濃度檢測(cè)兩種不同檢測(cè)機(jī)制,模仿數(shù)字萬(wàn)用表的自動(dòng)檔位變換,在檢測(cè)過(guò)程中傳感器自動(dòng)變換檔位,高低兩端量程銜接連續(xù),節(jié)約了成本,降低了儀器的復(fù)雜程度,初步的解決了催化元件的“雙值”問(wèn)題,單元件全量程測(cè)量以及載體催化測(cè)量?jī)x器“激活”的難題。 在硬件研制方面,設(shè)計(jì)了電源電路、加熱采樣電路、通信電路、紅外遙控電路、信號(hào)輸出電路以及單片機(jī)系統(tǒng)等。選用了集A╱D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與CCP模塊于一體的PIC16F877A低功耗單片機(jī),采用單一的普通熱催化燃燒型載體元件實(shí)現(xiàn)全量程檢測(cè),不僅使得瓦斯檢測(cè)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、智能化,而且使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功耗降低;采用紅外遙控調(diào)校,不僅使得系統(tǒng)體積減小,而且提高了系統(tǒng)的保密性和抗干擾能力。 在軟件開(kāi)發(fā)方面,設(shè)計(jì)了軟件濾波程序、軟件零點(diǎn)校正程序、分段校正程序等。采用軟件濾波技術(shù),提高了信噪比;提出了軟件零點(diǎn)校正方法,有效地抑制了零點(diǎn)飄移,提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性;提出了利用分段校正方法對(duì)傳感器進(jìn)行非線性校正,提高了報(bào)警的可靠性。 本文研制的新型全量程瓦斯檢測(cè)儀已經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室調(diào)試,結(jié)果表明,系統(tǒng)體積小,功耗低,易維護(hù),系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng),檢測(cè)精度高,抗干擾能力強(qiáng),實(shí)現(xiàn)了瓦斯檢測(cè)的數(shù)字化。恒溫瓦斯檢測(cè)技術(shù)不僅能夠滿足瓦斯檢測(cè)儀的使用要求,而且可以應(yīng)用到其他需要進(jìn)行瓦斯檢測(cè)的場(chǎng)合。 【關(guān)鍵詞】：甲烷 瓦斯傳感器 催化燃燒 全量程 恒溫檢測(cè)
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類(lèi)號(hào)】：TP274
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 概述10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.3 研究的意義和主要工作14-16
• 1.3.1 研究的意義14-15
• 1.3.2 主要工作15-16
• 第2章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)16-29
• 2.1 設(shè)計(jì)要求16-17
• 2.2 瓦斯檢測(cè)的原理17-26
• 2.2.1 載體催化元件17-20
• 2.2.2 傳統(tǒng)檢測(cè)原理20-23
• 2.2.3 開(kāi)關(guān)式恒溫瓦斯檢測(cè)技術(shù)23-26
• 2.3 瓦斯檢測(cè)儀的基本組成26-27
• 2.4 本設(shè)計(jì)的防爆技術(shù)27-29
• 2.4.1 本安儀表的基本設(shè)計(jì)要求27
• 2.4.2 本系統(tǒng)采用的防爆措施27-29
• 第3章 硬件電路設(shè)計(jì)29-47
• 3.1 單片機(jī)的選型29-30
• 3.2 元器件選型30-33
• 3.2.1 電源芯片30-31
• 3.2.2 A/D轉(zhuǎn)換器31-32
• 3.2.3 通信芯片選型32-33
• 3.2.4 蜂鳴器選型33
• 3.2.5 遙控接收頭選型33
• 3.3 硬件電路的設(shè)計(jì)33-47
• 3.3.1 加熱采樣電路的設(shè)計(jì)33-36
• 3.3.2 電源模塊的設(shè)計(jì)36-38
• 3.3.3 單片機(jī)輔助電路的設(shè)計(jì)38-39
• 3.3.4 紅外接收電路的設(shè)計(jì)39-40
• 3.3.5 聲光報(bào)警電路40
• 3.3.6 顯示電路40-41
• 3.3.7 電流/頻率輸出電路41-44
• 3.3.8 通信電路的設(shè)計(jì)44
• 3.3.9 開(kāi)關(guān)量輸出電路44-46
• 3.3.10 瓦斯檢測(cè)儀總體電路圖46-47
• 第4章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)47-64
• 4.1 軟件設(shè)計(jì)概述47-50
• 4.2 紅外遙控解碼50-52
• 4.3 氣體濃度檢測(cè)52-56
• 4.4 EEPROM讀寫(xiě)56-57
• 4.5 輸出制式信號(hào)57-58
• 4.6 通信模塊58-60
• 4.7 檢測(cè)儀的標(biāo)定60-64
• 第5章 儀器分析及改進(jìn)方案64-73
• 5.1 瓦斯傳感器的可靠性64-68
• 5.1.1 催化傳感元件動(dòng)態(tài)配對(duì)工藝64-65
• 5.1.2 新型檢測(cè)方法65-66
• 5.1.3 靈敏度自動(dòng)調(diào)校66-68
• 5.2 非線性補(bǔ)償68-69
• 5.2.1 平均值濾波程序68
• 5.2.2 非線性補(bǔ)償68-69
• 5.3 零點(diǎn)漂移分析及其抑制69-70
• 5.4 技術(shù)指標(biāo)及儀器比較70-71
• 5.5 硬件系統(tǒng)的改進(jìn)71-73
• 第6章 總結(jié)與展望73-75
• 6.1 總結(jié)73-74
• 6.2 展望74-75
• 參考文獻(xiàn)75-78
• 致謝78-79
• 學(xué)習(xí)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文79-80
• 附錄80-81

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