發(fā)布時間：2020-04-15 23:35

【摘要】：甲烷是天然氣、煤礦坑道氣和沼氣等的主要成分,它不光在氣體能源方面是一種優(yōu)質(zhì)燃料,同時在化工類產(chǎn)品和一些合成氣體的制造中,也是不可或缺的重要原材料。甲烷是易燃易爆氣體,當(dāng)含量在空氣中占到一定比重時,如遇明火,會產(chǎn)生劇烈的爆炸。目前市面上檢測甲烷濃度的儀器絕大多數(shù)采用催化式傳感器,也有部分使用半導(dǎo)體傳感器,使用這兩類傳感器存在的主要問題是使用壽命短、穩(wěn)定性較差而且功耗普遍偏高�；诖朔N背景,提出一種高效穩(wěn)定的甲烷濃度檢測技術(shù)就顯得尤為重要,具有很強的實際意義。在不同介質(zhì)中傳播時超聲波具有差異性的速度,利用這一特性,本文提出了一種新型檢測方法——具有溫濕度補償功能的超聲波甲烷濃度檢測技術(shù),本方法采用一對超聲波探頭構(gòu)成的單聲道進(jìn)行測量,其中發(fā)射探頭發(fā)送超聲波,另一端的探頭負(fù)責(zé)接收超聲波信號,在收發(fā)探頭之間放置一個聲欄,用于降低超聲波反射干擾。接收探頭的信號經(jīng)過信號調(diào)理電路放大,之后進(jìn)入檢相電路、占空比電壓轉(zhuǎn)換路實現(xiàn)相位測量,再接入單片機系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。本文進(jìn)行了環(huán)境溫濕度對聲速影響的理論分析,建立了氣體濃度與聲速、相位差以及溫濕度的數(shù)學(xué)關(guān)系式。此方法有效地補償了環(huán)境溫濕度對超聲波測量的影響,提高了測量精度,可在很寬的環(huán)境溫濕度條件下工作,具有更好的穩(wěn)定性�；诼曀�、相位差、環(huán)境溫濕度和氣體濃度的數(shù)學(xué)模型,本文設(shè)計了單片機數(shù)據(jù)處理軟件,對樣機進(jìn)行了測試,實測結(jié)果驗證了該方法較好地實現(xiàn)了溫濕度補償,并具有較高的測量精度。
【圖文】：

作頻率 也可稱為晶片具有的共振頻率。當(dāng)晶片共振頻率與電壓頻率相等時，此時輸出能量達(dá)到最大值。向特性 超聲波傳感器的頻率如果低于一定值，指向性就會時的效率也會變得很低。如果內(nèi)部的形狀產(chǎn)生一定程度的改特性因素也會隨之發(fā)生變化。方案設(shè)計計為一種新型甲烷濃度檢測的方法，即單聲道超聲波相位差波在空氣中傳播時的速度與在一定濃度下其他氣體中的傳方法是采用一個超聲波收發(fā)傳感器，發(fā)傳感器用于發(fā)送超聲負(fù)責(zé)接收超聲波信號，讓超聲波信號通過圓孔傳播到收傳感超聲波信號通過信號處理與單片機產(chǎn)生的 40kHz 的超聲波驅(qū)較，得出相位差。同時考慮了不同條件的環(huán)境溫濕度對聲速濕度進(jìn)行了理論分析，建立了聲速、相位、溫濕度與甲烷氣

這里將環(huán)境溫度設(shè)為T，環(huán)境濕度設(shè)為 ，超聲波在空氣中傳播速度設(shè)T, )，，在甲烷氣體中的傳播速度設(shè)為 V (1 00,T, )，待測氣體的濃度為列兩個公式成立：(0,,)=(1+)1V T KT (100,,)=(1+)2V T KT 由式(2-3)、(2-4)可得：(,,)=[+(-)](1+)121V xT KKKxT ：1K ，2K 為修正后的新氣體常數(shù)。在溫度為0T 、濕度為0 以及溫度為1T 、濕度為1 的空氣中，超聲波傳離之后，與超聲波參考信號的偏差時間為：Δ (0,,)=(0,,)-Δ0000t T tT Δ (0,,)=(0,,)-Δ1111t T tT (0,,)00t T 、 (0,,)11t T 為超聲波傳播L距離的絕對時間； Δ 為考慮過誤
【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】：2018
【分類號】：TD712.55

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2629122