發(fā)布時間：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測報警裝置

  更多相關(guān)文章： 熱釋電探測器 單片機 本質(zhì)安全

【摘要】：我國是煤炭開采和消費的大國。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。當環(huán)境中的甲烷達到5%就會導(dǎo)致爆炸。因此煤礦中瓦斯?jié)舛鹊臏蚀_檢測和及時報警就顯得十分必要。 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，測量范圍小，容易老化中毒。它需要經(jīng)常校準，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處理相對復(fù)雜，穩(wěn)定性好的器件價格較高等問題，在煤礦甲烷濃度檢測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儀，該設(shè)備基于NDIR理論。具有實時濃度檢測，聲光報警，二線制信號輸出，用戶自定義遙控器設(shè)定等主要功能。同時設(shè)計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。顯示部分按照煤礦安全生產(chǎn)標準的要求，采用三位數(shù)碼管顯示。輸出信號為PWM方波信號�？刂撇糠植捎眉t外一體化接收頭和遙控器，方便用戶設(shè)定報警上限。 光源選用德國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40000小時。目前這種光源在紅外氣體檢測中最為常用。探測器選用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。PYS3228常溫狀態(tài)下就可以工作，不需要制冷，價格低廉，穩(wěn)定性好，具有極高的性價比。 本論文具體論述了傳感器信號處理電路的設(shè)計。在對比同類產(chǎn)品的基礎(chǔ)上提出了獨創(chuàng)的放大，整流，濾波的設(shè)計思想。結(jié)合煤礦的使用環(huán)境，進行了有針對性的設(shè)計，完成了硬件設(shè)計和軟件程序的編寫，并重點介紹了本質(zhì)安全和防爆的相關(guān)知識。最后完成了系統(tǒng)實驗和誤差分析。
【關(guān)鍵詞】：熱釋電探測器 單片機 本質(zhì)安全
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：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 氣體濃度檢測的發(fā)展概況10-12
• 1.3 國內(nèi)外紅外氣體檢測的研究現(xiàn)狀12-15
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 國內(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 瓦斯檢測儀的基本理論及設(shè)計方案16-24
• 2.1 紅外氣體檢測的理論基礎(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)總體功能簡介22-23
• 2.4 本章小結(jié)23-24
• 第3章 瓦斯檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計24-43
• 3.1 光源接收系統(tǒng)的設(shè)計24-30
• 3.1.1 光源的選型24-25
• 3.1.2 探測器的選型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28-29
• 3.1.5 探測器溫度補償方法的設(shè)計29-30
• 3.2 信號處理電路的設(shè)計30-32
• 3.2.1 信號放大電路的設(shè)計30-31
• 3.2.2 精密整流電路的設(shè)計31
• 3.2.3 積分和濾波電路的設(shè)計31-32
• 3.3 處理器的選擇32-34
• 3.3.1 單片機 STC12C5A60S2 簡介32
• 3.3.2 存儲器 EEPROM 功能簡介32-33
• 3.3.3 內(nèi)置 AD 采集功能簡介33-34
• 3.4 顯示模塊的設(shè)計34-35
• 3.5 遙控器收發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計35-36
• 3.6 報警系統(tǒng)的設(shè)計36-37
• 3.7 氣室的設(shè)計37-38
• 3.8 斷電儀的相關(guān)設(shè)計38-39
• 3.9 本安與防爆39-42
• 3.10 本章小結(jié)42-43
• 第4章 瓦斯檢測系統(tǒng)軟件設(shè)計43-49
• 4.1 系統(tǒng)軟件總體流程設(shè)計43-45
• 4.1.1 檢測部分軟件總體流程43-44
• 4.1.2 斷電儀部分軟件總體流程44-45
• 4.2 信號輸出與頻率檢測45-46
• 4.2.1 信號輸出程序設(shè)計45
• 4.2.2 頻率檢測程序設(shè)計45-46
• 4.3 遙控器解碼程序設(shè)計46-47
• 4.4 軟件濾波程序設(shè)計47-48
• 4.5 本章小結(jié)48-49
• 第5章 系統(tǒng)的實驗及不確定度分析49-55
• 5.1 系統(tǒng)的標定49-52
• 5.1.1 實測數(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)的實驗52-53
• 5.2.1 系統(tǒng)穩(wěn)定性實驗52
• 5.2.2 系統(tǒng)一致性實驗52-53
• 5.3 系統(tǒng)不確定度分析與技術(shù)指標53-54
• 5.4 本章小結(jié)54-55
• 結(jié)論55-56
• 參考文獻56-59
• 附錄 整機實物圖59-61
• 致謝61

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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

2 張樋;魏慶農(nóng);張偉;;一種光離子化檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實驗研究[J];大氣與環(huán)境光學(xué)學(xué)報;2007年02期

3 陳東;劉文清;張玉鈞;劉建國;王曉梅;闞瑞峰;王敏;;開放光程TDLAS系統(tǒng)對北京城區(qū)NH_3濃度的連續(xù)檢測[J];光學(xué)技術(shù);2007年02期

4 闞瑞峰;劉文清;張玉鈞;劉建國;王敏;陳東;陳玖英;崔益本;;A high sensitivity spectrometer with tunable diode laser for ambient methane monitoring[J];Chinese Optics Letters;2007年01期

5 劉福

本文編號：658312