發(fā)布時(shí)間：2017-08-11 21:27

  本文關(guān)鍵詞：基于NDIR技術(shù)的礦用瓦斯?jié)舛葯z測(cè)報(bào)警裝置

  更多相關(guān)文章： 熱釋電探測(cè)器 單片機(jī) 本質(zhì)安全

【摘要】：我國(guó)是煤炭開采和消費(fèi)的大國(guó)。作為工業(yè)生產(chǎn)中最重要的能源之一，煤炭資源有著短期內(nèi)不可替代的重要地位。近年來，煤礦安全事故一再發(fā)生，形成了巨大的人員傷亡和資產(chǎn)損失，其中瓦斯爆炸占事故緣由的很大一部分。瓦斯的主要成分是甲烷，是一種沒有顏色沒有味道的物質(zhì)。一定濃度的甲烷能夠使人缺氧而窒息。當(dāng)環(huán)境中的甲烷達(dá)到5%就會(huì)導(dǎo)致爆炸。因此煤礦中瓦斯?jié)舛鹊臏?zhǔn)確檢測(cè)和及時(shí)報(bào)警就顯得十分必要。 目前煤礦中最為普遍使用的甲烷濃度傳感器是基于催化燃燒放熱原理的電化學(xué)器件。這種傳感器靈敏度低，精度差，測(cè)量范圍小，容易老化中毒。它需要經(jīng)常校準(zhǔn)，并且使用壽命短。近年來，基于NDIR技術(shù)的甲烷傳感器有了一定的發(fā)展，在一定程度上克服了催化元件的局限性。但是由于紅外吸收型氣體傳感器信號(hào)處理相對(duì)復(fù)雜，穩(wěn)定性好的器件價(jià)格較高等問題，在煤礦甲烷濃度檢測(cè)的使用中一直未得到普及。 本課題旨在研究一種低成本的煤礦用甲烷濃度檢測(cè)儀，該設(shè)備基于NDIR理論。具有實(shí)時(shí)濃度檢測(cè)，聲光報(bào)警，二線制信號(hào)輸出，用戶自定義遙控器設(shè)定等主要功能。同時(shí)設(shè)計(jì)并研制了配套使用的斷電儀。依照節(jié)制成本的規(guī)定，內(nèi)核處理器選用STC12C5A60S2單片機(jī)。顯示部分按照煤礦安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的要求，采用三位數(shù)碼管顯示。輸出信號(hào)為PWM方波信號(hào)�？刂撇糠植捎眉t外一體化接收頭和遙控器，方便用戶設(shè)定報(bào)警上限。 光源選用德國(guó)PerkinElmer公司的紅外光源IR715，，它具有高可靠性，穩(wěn)定工作壽命可達(dá)40000小時(shí)。目前這種光源在紅外氣體檢測(cè)中最為常用。探測(cè)器選用PYS3228-TC型熱釋電傳感器。熱釋電紅外傳感器在調(diào)制光源的作用下，經(jīng)過放大可以輸出正弦信號(hào)。PYS3228常溫狀態(tài)下就可以工作，不需要制冷，價(jià)格低廉，穩(wěn)定性好，具有極高的性價(jià)比。 本論文具體論述了傳感器信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)。在對(duì)比同類產(chǎn)品的基礎(chǔ)上提出了獨(dú)創(chuàng)的放大，整流，濾波的設(shè)計(jì)思想。結(jié)合煤礦的使用環(huán)境，進(jìn)行了有針對(duì)性的設(shè)計(jì)，完成了硬件設(shè)計(jì)和軟件程序的編寫，并重點(diǎn)介紹了本質(zhì)安全和防爆的相關(guān)知識(shí)。最后完成了系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)和誤差分析。
【關(guān)鍵詞】：熱釋電探測(cè)器 單片機(jī) 本質(zhì)安全
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TD712.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 氣體濃度檢測(cè)的發(fā)展概況10-12
• 1.3 國(guó)內(nèi)外紅外氣體檢測(cè)的研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 主要研究的內(nèi)容和目的15-16
• 第2章 瓦斯檢測(cè)儀的基本理論及設(shè)計(jì)方案16-24
• 2.1 紅外氣體檢測(cè)的理論基礎(chǔ)16-19
• 2.1.1 氣體分子光譜特性16-18
• 2.1.2 蘭波比爾定律18-19
• 2.1.3 NDIR 紅外吸收技術(shù)19
• 2.2 礦用環(huán)境分析及擬采取措施19-21
• 2.3 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)21-23
• 2.3.1 系統(tǒng)總體框圖21-22
• 2.3.2 系統(tǒng)總體功能簡(jiǎn)介22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第3章 瓦斯檢測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)24-43
• 3.1 光源接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)24-30
• 3.1.1 光源的選型24-25
• 3.1.2 探測(cè)器的選型25-27
• 3.1.3 光源調(diào)制頻率的選擇27-28
• 3.1.4 光源恒流電路的設(shè)計(jì)28-29
• 3.1.5 探測(cè)器溫度補(bǔ)償方法的設(shè)計(jì)29-30
• 3.2 信號(hào)處理電路的設(shè)計(jì)30-32
• 3.2.1 信號(hào)放大電路的設(shè)計(jì)30-31
• 3.2.2 精密整流電路的設(shè)計(jì)31
• 3.2.3 積分和濾波電路的設(shè)計(jì)31-32
• 3.3 處理器的選擇32-34
• 3.3.1 單片機(jī) STC12C5A60S2 簡(jiǎn)介32
• 3.3.2 存儲(chǔ)器 EEPROM 功能簡(jiǎn)介32-33
• 3.3.3 內(nèi)置 AD 采集功能簡(jiǎn)介33-34
• 3.4 顯示模塊的設(shè)計(jì)34-35
• 3.5 遙控器收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)35-36
• 3.6 報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)36-37
• 3.7 氣室的設(shè)計(jì)37-38
• 3.8 斷電儀的相關(guān)設(shè)計(jì)38-39
• 3.9 本安與防爆39-42
• 3.10 本章小結(jié)42-43
• 第4章 瓦斯檢測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)43-49
• 4.1 系統(tǒng)軟件總體流程設(shè)計(jì)43-45
• 4.1.1 檢測(cè)部分軟件總體流程43-44
• 4.1.2 斷電儀部分軟件總體流程44-45
• 4.2 信號(hào)輸出與頻率檢測(cè)45-46
• 4.2.1 信號(hào)輸出程序設(shè)計(jì)45
• 4.2.2 頻率檢測(cè)程序設(shè)計(jì)45-46
• 4.3 遙控器解碼程序設(shè)計(jì)46-47
• 4.4 軟件濾波程序設(shè)計(jì)47-48
• 4.5 本章小結(jié)48-49
• 第5章 系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)及不確定度分析49-55
• 5.1 系統(tǒng)的標(biāo)定49-52
• 5.1.1 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的分析50-51
• 5.1.2 函數(shù)曲線的擬合51-52
• 5.2 系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)52-53
• 5.2.1 系統(tǒng)穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)52
• 5.2.2 系統(tǒng)一致性實(shí)驗(yàn)52-53
• 5.3 系統(tǒng)不確定度分析與技術(shù)指標(biāo)53-54
• 5.4 本章小結(jié)54-55
• 結(jié)論55-56
• 參考文獻(xiàn)56-59
• 附錄 整機(jī)實(shí)物圖59-61
• 致謝61

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張正勇,張耀華,焦正,李民強(qiáng),張蓉,劉錦淮;半導(dǎo)體氧化物氣體傳感器測(cè)試新原理與方法[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2000年02期

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5 劉福

本文編號(hào)：658312