本文關鍵詞：礦用高低濃度甲烷氣體檢測器設計

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【摘要】：煤礦瓦斯爆炸是造成近年來煤礦安全事故頻發(fā)的主要原因，合理有效的甲烷的濃度檢測技術(shù)及其及時的處理，可以有效降低煤礦事故的發(fā)生。因此，設計一個高精度的煤礦甲烷濃度檢測設備，對安全生產(chǎn)尤為重要。 本文通過對當前國內(nèi)外瓦斯檢測技術(shù)的研究比較，根據(jù)各種檢測原理的優(yōu)缺點，采用一種組合測量的方式進行甲烷的高低濃度的全量程檢測。在低濃度階段采用催化燃燒敏感元件進行測量輸出，為避免高濃度時的沖激及二值性問題，對其采用恒溫控制進行供電；在高濃度階段采用熱傳導敏感元件進行輸出，為降低環(huán)境溫度對高濃度測量結(jié)果的影響，引入溫度補償機制；為提高測量精度，避免濃度切換時跳變、延遲等問題，引入組合輸出機制。本設計采用PIC16F887作為數(shù)字處理單元，進行硬件各電路模塊設計；采用C語言，進行軟件程序的編寫。采用工業(yè)標準頻率輸出，供監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)測，當檢測結(jié)果高于預設閾值時，檢測器發(fā)出聲光信號進行預警。設計中綜合考慮各方面干擾因素，加入軟硬件抗干擾措施，提高了檢測器的測量精度和穩(wěn)定性。 樣機調(diào)試后進行標準濃度氣體樣機檢測實驗。對實驗結(jié)果進行分析后發(fā)現(xiàn)，本檢測器溫度補償效果良好，，靈敏度高，同時測量精度遠高于國家標準相關規(guī)定，同時響應速度快，可靠性高，穩(wěn)定性好，具有很好的實際推廣價值。
【關鍵詞】：甲烷 熱傳導 催化燃燒 恒溫檢測
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD712.55
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 煤礦瓦斯檢測技術(shù)概述11-13
• 1.3 課題來源及主要研究內(nèi)容13-14
• 第2章 檢測器測量原理和總體方案設計14-25
• 2.1 檢測器設計要求14-16
• 2.1.1 檢測器技術(shù)指標要求14-15
• 2.1.2 防爆儀表設計要求15
• 2.1.3 檢測器技術(shù)指標15-16
• 2.2 傳感器工作原理16-23
• 2.2.1 催化傳感器原理16-18
• 2.2.2 熱傳導傳感器原理18
• 2.2.3 恒溫檢測技術(shù)原理18-20
• 2.2.4 催化原理與熱傳導原理相結(jié)合20-21
• 2.2.5 傳感元件的選取21-23
• 2.3 檢測器總體設計方案23-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第3章 硬件電路設計25-37
• 3.1 單片機系統(tǒng)設計25-28
• 3.1.1 單片機最小系統(tǒng)25-26
• 3.1.2 聲光報警電路26
• 3.1.3 單總線溫度測量電路26-27
• 3.1.4 紅外解碼電路27
• 3.1.5 顯示電路27-28
• 3.2 電源模塊電路28-31
• 3.2.1 DC-DC 轉(zhuǎn)換電路29-30
• 3.2.2 基準電壓電路30-31
• 3.2.3 低壓差穩(wěn)壓電路31
• 3.3 信號調(diào)理電路31-33
• 3.4 信號輸出電路33-35
• 3.4.1 標準頻率輸出接口電路33-34
• 3.4.2 連接故障報警電路34-35
• 3.5 硬件抗干擾設計35
• 3.6 本章小結(jié)35-37
• 第4章 系統(tǒng)軟件設計37-49
• 4.1 系統(tǒng)主程序設計37-38
• 4.2 濃度標定程序設計38-41
• 4.3 紅外解碼程序設計41-43
• 4.4 溫度測量程序設計43-44
• 4.5 數(shù)據(jù)處理程序設計44-45
• 4.6 信息存儲程序設計45-46
• 4.7 數(shù)碼顯示程序設計46-47
• 4.8 信號輸出程序設計47-48
• 4.9 軟件抗干擾設計48
• 4.10 本章小結(jié)48-49
• 第5章 測試實驗及誤差分析49-56
• 5.1 甲烷濃度配制系統(tǒng)49-50
• 5.2 組合輸出數(shù)據(jù)實驗50-52
• 5.3 熱傳導溫度補償實驗52-53
• 5.4 傳感器靈敏度實驗53-54
• 5.5 檢測器樣機測試54
• 5.6 系統(tǒng)誤差分析54-55
• 5.7 本章小結(jié)55-56
• 結(jié)論56-57
• 參考文獻57-61
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文61-62
• 致謝62

【參考文獻】

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本文編號：622016