發(fā)布時間：2021-11-11 06:26

　　在礦井作業(yè)環(huán)境中,巖層內(nèi)泄露的有害氣體、柴油機燃燒不充分排放的廢氣、炸藥爆破所產(chǎn)生的有毒氣體,都會導致礦井下有毒有害物質(zhì)濃度的升高,從而嚴重威脅工作人員的人身安全。以國家規(guī)定的相關(guān)標準為指導,發(fā)展與部署井下環(huán)境檢測設施是安全生產(chǎn)的重中之重�，F(xiàn)有的環(huán)境檢測設備主要有分布式檢測節(jié)點和便攜式氣體檢測儀兩種。由于國內(nèi)環(huán)境檢測設備的研發(fā)與生產(chǎn)起步時間較晚,上述兩種檢測儀器存在通用性差,功能單一等不足,無法滿足智慧礦山轉(zhuǎn)型升級的要求。本文根據(jù)國內(nèi)井下環(huán)境檢測儀器的現(xiàn)狀,針對目前儀器的缺陷與不足,設計開發(fā)了一套礦井環(huán)境綜合檢測儀。本文設計的礦井環(huán)境綜合檢測儀具備多環(huán)境參數(shù)采集、雙電源供電、超限報警、手動報警、多種網(wǎng)絡通信、數(shù)據(jù)和儀器狀態(tài)現(xiàn)場顯示、儀器參數(shù)現(xiàn)場設置、數(shù)據(jù)本地存儲等功能。儀器既可作為分布式氣體檢測節(jié)點,對井下環(huán)境進行長時間定點監(jiān)測;也可作為便攜式氣體檢測儀器,實現(xiàn)各個巷道內(nèi)的全面檢測。本文研究并設計了各功能模塊的硬件電路以及軟件程序。硬件方面,使用基于Cortex-M4內(nèi)核的STM32F407ZGT6單片機作為整個儀器的主控核心;設計LDO穩(wěn)壓電路用于整個儀器的供電;設計RS-485電平... 

【文章來源】：濟南大學山東省

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

氧氣傳感器結(jié)構(gòu)圖

濟南大學碩士學位論文113.1.2二氧化碳傳感器各種物質(zhì)分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同，因此不同物質(zhì)對不同波長的光線會選擇性吸收。并且物質(zhì)對特定波長光的吸收關(guān)系服從朗伯.比爾吸收定律，具體表達式如下：1AlgKbcT(3.3)其中，A為吸光度，T為透光度，K為摩爾吸光系數(shù)(與吸收物質(zhì)的性質(zhì)和入射光波長有關(guān))，b為吸收層厚度，c為吸光物質(zhì)濃度。非擴散紅外光吸收技術(shù)(Non-DispersiveInfraRed，NDIR)二氧化碳傳感器就是基于上述原理，使用廣譜光源作為傳感器光源，光線透過氣室中的被測氣體，再透過窄帶濾波片到達紅外探測器[41]。由朗伯.比爾吸收定律可知吸光度與吸光物質(zhì)濃度成正比，利用這一關(guān)系可以測得空氣中二氧化碳濃度�；诜菙U散紅外光吸收技術(shù)的二氧化碳傳感器結(jié)構(gòu)如圖3.3所示，主要由紅外光源、光路、紅外探測器、信號調(diào)理電路組成[42]。圖3.3基于NDIR的二氧化碳傳感器結(jié)構(gòu)圖基于NDIR原理的二氧化碳傳感器具有測量范圍寬、靈敏度高、反應迅速、支持實時測量以及壽命長等優(yōu)點。該儀器選取SW400模塊作為二氧化碳傳感器，具體參數(shù)如表3.2。表3.2二氧化碳傳感器參數(shù)型號量程(ppm)響應時間(s)靈敏度(ppm)使用壽命(年)SW4000-50000<202010

礦井環(huán)境綜合檢測儀開發(fā)123.1.3一氧化碳傳感器一氧化碳濃度的測定選用三電極電化學傳感器。當一氧化碳氣體通過外殼的氣孔擴散到工作電極時，在催化劑的催化作用下與水發(fā)生氧化反應，化學方程式如下：22COHOCO2H2e(3.4)在工作電極上發(fā)生氧化反應生成的氫離子和自由電子通過電解質(zhì)溶液轉(zhuǎn)移到對電極上，并與水中的氧氣發(fā)生還原反應，化學方程式如下：221222OHeHO(3.5)因此在傳感器內(nèi)部發(fā)生的氧化還原反應為：222COO2CO(3.6)這個可逆反應一直在工作電極與對電極之間進行，并且使得電極之間產(chǎn)生電位差。由于電極上的氧化還原反應都會使電極極化，導致極間電位難以恒定。為解決電位不恒定的問題，傳感器引入了參比電極，傳感器結(jié)構(gòu)如圖3.4所示。參比電極不參與化學反應，此時工作電極與對電極之間的電流變化與氣體濃度呈正比。圖3.4一氧化碳傳感器結(jié)構(gòu)圖三電極電化學傳感器具有更好的穩(wěn)定性，以及更寬的線性測量范圍[43]，廣泛應用于


本文編號：3488353