本文關(guān)鍵詞：基于紅外熱光源的多氣體檢測(cè)儀的研制

  更多相關(guān)文章： 多氣體檢測(cè) 紅外檢測(cè)技術(shù) 步進(jìn)電機(jī) 分時(shí)復(fù)用

【摘要】：煤礦下作業(yè),安全生產(chǎn)是首先要考慮的因素。一旦出現(xiàn)安全事故,不但會(huì)威脅到礦下工作人員的生命安全,而且也會(huì)給國家?guī)斫?jīng)濟(jì)損失。甲烷氣體是引起煤礦爆炸的主要因素,礦下的一氧化碳?xì)怏w可以可以引起火災(zāi)并使人中毒,煤礦爆炸后,會(huì)產(chǎn)生大量的二氧化碳?xì)怏w,人長期處于這種環(huán)境下,會(huì)使人窒息死亡。綜上所述,目前亟需研制一臺(tái)儀器可以監(jiān)測(cè)三種氣體的濃度,保障煤礦下的安全生產(chǎn)。本系統(tǒng)利用紅外檢測(cè)技術(shù)中的直接吸收法,首先利用球面反射聚光鏡與紅外熱光源組成了光程為40cm的氣室。由于光源長時(shí)間工作會(huì)有熱漂移,本系統(tǒng)給光源配置了散熱片來降低光源的熱噪聲,同時(shí)使用雙通道熱釋電探測(cè)器,一路通道輸出測(cè)量信號(hào),另外一路輸出參考信號(hào),利用差分的方法進(jìn)一步抑制了光源的干擾。本系統(tǒng)使用步進(jìn)電機(jī)與編碼器組成了旋轉(zhuǎn)檢測(cè)系統(tǒng),使用UG(NX6.0)軟件,對(duì)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)系統(tǒng)的實(shí)際尺寸進(jìn)行了三維建模仿真,設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)盤與底座,并將三個(gè)探測(cè)器固定在轉(zhuǎn)盤上,利用3D打印技術(shù)將設(shè)計(jì)的模型制作出來。設(shè)計(jì)并制作了電路,信號(hào)處理電路部分包括:前置放大電路、主放大電路、低通濾波電路、峰值檢波電路,驅(qū)動(dòng)電路部分包括:恒流源電路、旋轉(zhuǎn)復(fù)位電路、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。本系統(tǒng)利用雙刀雙擲模擬開關(guān)在三種探測(cè)器之間來回切換,后端利用峰值檢波電路將待測(cè)信號(hào)的峰值轉(zhuǎn)化成直流量輸出,最終利用DSP內(nèi)部的高速A/D對(duì)直流量進(jìn)行采樣,并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行算法處理,根據(jù)擬合公式中電壓與氣體濃度的關(guān)系換算得到待測(cè)氣體的濃度,用液晶顯示出來。本系統(tǒng)可以利用分時(shí)復(fù)用的辦法檢測(cè)一氧化碳、二氧化碳、甲烷三種氣體。本系統(tǒng)最終實(shí)現(xiàn)檢測(cè)一氧化碳?xì)怏w的檢測(cè)下限為150ppm,靈敏度為150ppm,檢測(cè)范圍為150-20000ppm,二氧化碳?xì)怏w的檢測(cè)下限為130ppm,靈敏度為130ppm,檢測(cè)范圍為130-20000ppm,甲烷的檢測(cè)下限為200ppm,靈敏度為200ppm,檢測(cè)范圍為200-20000ppm。
【關(guān)鍵詞】：多氣體檢測(cè) 紅外檢測(cè)技術(shù) 步進(jìn)電機(jī) 分時(shí)復(fù)用
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD711
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-21
• 1.1 研究背景和意義10
• 1.2 紅外氣體檢測(cè)研究發(fā)展趨勢(shì)10-14
• 1.2.1 國際發(fā)展趨勢(shì)10-12
• 1.2.2 國內(nèi)發(fā)展趨勢(shì)12-14
• 1.3 氣體檢測(cè)儀分類14-17
• 1.3.1 熱導(dǎo)型一氧化碳檢測(cè)儀14-15
• 1.3.2 催化燃燒型檢測(cè)儀15
• 1.3.3 光干涉型檢測(cè)儀15-16
• 1.3.4 半導(dǎo)體型檢測(cè)儀16
• 1.3.5 電化學(xué)型檢測(cè)儀16-17
• 1.3.6 紅外型氣體檢測(cè)儀17
• 1.4 多氣體檢測(cè)儀介紹17-19
• 1.5 論文主要研究內(nèi)容19-20
• 1.6 本章小結(jié)20-21
• 第二章 紅外氣體吸收原理21-26
• 2.1 概述21
• 2.2 紅外氣體吸收原理的優(yōu)點(diǎn)21-22
• 2.3 朗伯比爾定律22
• 2.4 光源部分介紹22-25
• 2.5 探測(cè)器25
• 2.6 本章小結(jié)25-26
• 第三章 硬件電路部分設(shè)計(jì)26-40
• 3.1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)26-27
• 3.2 硬件電路介紹27-37
• 3.2.1 恒流源電路28-29
• 3.2.2 前置放大器29-30
• 3.2.3 低通濾波電路30-31
• 3.2.4 峰值檢波器31-32
• 3.2.5 旋轉(zhuǎn)復(fù)位電路32-33
• 3.2.6 主放大電路33-34
• 3.2.7 模擬開關(guān)電路34-35
• 3.2.8 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路35-36
• 3.2.9 增量編碼器36-37
• 3.3 制作電路37-39
• 3.4 本章小結(jié)39-40
• 第四章 機(jī)械與光學(xué)部分設(shè)計(jì)40-43
• 4.1 機(jī)械部分設(shè)計(jì)40-41
• 4.2 光學(xué)部分41-42
• 4.3 本章小結(jié)42-43
• 第五章 軟件部分設(shè)計(jì)43-48
• 5.1 DSP芯片介紹43
• 5.2 整體軟件流程43-44
• 5.3 數(shù)字濾波44
• 5.4 讀取編碼器44-45
• 5.5 電機(jī)PID控制算法45-47
• 5.6 本章小結(jié)47-48
• 第六章 系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)48-55
• 6.1 系統(tǒng)整機(jī)實(shí)驗(yàn)48-55
• 6.1.1 曲線擬合48-50
• 6.1.2 示值引用誤差50-52
• 6.1.3 重復(fù)性52
• 6.1.4 系統(tǒng)穩(wěn)定性測(cè)試52-54
• 6.1.5 檢測(cè)范圍與檢測(cè)下限54-55
• 第七章 總結(jié)與展望55-57
• 7.1 本文總結(jié)55
• 7.2 展望55-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 作者簡介及科研成果61-62
• 致謝62

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本文編號(hào)：727909