本文關(guān)鍵詞：集成氣體探測器溫度控制電路研究

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【摘要】：近年來,環(huán)境問題受到越來越多的關(guān)注,在環(huán)境監(jiān)測、室內(nèi)裝修、食品安全、化工生產(chǎn)等領(lǐng)域內(nèi),對揮發(fā)性有機氣體的濃度檢測變得尤為重要。聲表面波(SAW)與氣相色譜聯(lián)用作為一種快速靈敏的氣體探測器,具有廣泛的應(yīng)用前景。該氣體探測器中多個模塊需要對溫度進行嚴格的控制,從而提高系統(tǒng)的靈敏度和檢測極限。氣體探測器中傳統(tǒng)色譜裝置的加熱系統(tǒng)體積大,功率高,不利于整體探測系統(tǒng)的小型化,本文研究了一種便攜式小型化的溫度控制裝置,能夠?qū)崿F(xiàn)恒溫和程序升溫控制,并編寫相應(yīng)的上位機軟件。本文內(nèi)容分為以下三個部分:1,基于PIC單片機的氣體檢測溫度控制電路設(shè)計。設(shè)計了TEC恒溫電路,富集器脈沖加熱電路,溫度讀取模塊。利用單片機的定時器模塊,通過編寫軟件程序,完成對檢測流程中各個器件的開關(guān)控制。完成讀頻模塊的軟件設(shè)計。讀頻精度達到0.004%。2,基于Modbus協(xié)議的通信模塊設(shè)計。完成RS-485硬件接口的轉(zhuǎn)換電路,設(shè)計指令代碼對溫控器設(shè)置參數(shù)和動作操作,在Visual Basic6.0開發(fā)環(huán)境中完成上位機軟件的編程,實現(xiàn)復(fù)位/開始,參數(shù)整定,恒溫和程序升溫切換,編寫升溫程序,設(shè)定恒溫溫度點等功能,并對實時溫度變化進行反饋和作圖。3,對富集器脈沖加熱、SAW氣室恒溫和快速色譜裝置進行了測試,富集器脈沖加熱能在1.6s內(nèi)升溫到170℃。SAW氣室恒溫測試中,TEC電路的熱敏電阻兩端電壓為0.695V±1mV,溫度曲線穩(wěn)定平滑,控溫精度大于0.1℃。便攜式色譜在恒溫時溫度偏差小于±0.1℃,程序升溫過程中,升溫速率可以達到50℃/min,偏差平均小于1℃,在優(yōu)化的程序升溫分離條件下,6.5min內(nèi)分離二硫化碳、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫四種組分氣體,且每兩種組分分離時間相隔大于30s。通過實驗數(shù)據(jù)證明,該溫度控制系統(tǒng)能夠完成對各個模塊的溫度控制,對小型化的集成式氣體探測器整機研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：聲表面波 氣相色譜 溫度控制 Modbus通信協(xié)議
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X851
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 引言10-11
• 1.2 聲表面波氣體傳感技術(shù)的研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 聲表面波傳感技術(shù)簡介11-12
• 1.2.2 集成氣體探測器的發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.3 快速氣相色譜研究進展14-15
• 1.4 本課題的選題依據(jù)和研究內(nèi)容15-17
• 第二章 溫度控制在SAW與氣相色譜聯(lián)用中的應(yīng)用17-23
• 2.1 引言17
• 2.2 聲表面波與氣相色譜聯(lián)用檢測流程17-18
• 2.3 溫度對SAW傳感器的影響18-19
• 2.3.1 溫度與氣液相轉(zhuǎn)換的關(guān)系18-19
• 2.4 氣相色譜分離技術(shù)19-22
• 2.4.1 選擇性與溫度的關(guān)系20-21
• 2.4.2 分配系數(shù)與溫度的關(guān)系21-22
• 2.5 氣體檢測溫度控制的特點22
• 2.6 本章小結(jié)22-23
• 第三章 溫控電路的設(shè)計與實現(xiàn)23-34
• 3.1 溫控電路總體設(shè)計23
• 3.2 微型控制單元的選擇23-24
• 3.3 溫度采集模塊的設(shè)計24-26
• 3.4 氣室恒溫模塊設(shè)計26-29
• 3.5 顯示模塊的設(shè)計29-30
• 3.6 串口電路設(shè)計30-31
• 3.7 單片機軟件功能設(shè)計31-33
• 3.7.1 定時功能設(shè)計31-32
• 3.7.2 讀頻功能設(shè)計32-33
• 3.8 本章小結(jié)33-34
• 第四章 基于Modbus協(xié)議的通信模塊設(shè)計34-40
• 4.1 通信協(xié)議介紹34-36
• 4.2 CRC運算模塊36-37
• 4.3 串行通信軟件設(shè)計37-39
• 4.3.1 Visual basic 6.0 軟件介紹37
• 4.3.2 串行通信控件介紹37-38
• 4.3.3 MSComm控件屬性設(shè)置38
• 4.3.4 通信步驟38-39
• 4.4 本章小節(jié)39-40
• 第五章 溫控電路與氣體探測器聯(lián)合測試與驗證40-52
• 5.1 富集器脈沖加熱測試40
• 5.2 SAW氣室恒溫測試40-42
• 5.3 快速色譜升溫裝置測試42-51
• 5.3.1 實驗準(zhǔn)備44
• 5.3.2 溫度控制儀表程序設(shè)定44-46
• 5.3.3 恒溫測試46-48
• 5.3.4 程序升溫測試48-51
• 5.4 本章小結(jié)51-52
• 第六章 總結(jié)與展望52-54
• 6.1 研究工作總結(jié)52-53
• 6.2 課題的展望53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻55-58
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果58-59
• 附錄59-75

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本文編號：877503