石油、天然氣等都是工業(yè)中不可或缺的能源,但這些能源被使用的同時也伴隨著大量的有毒氣體的產(chǎn)生。每年因氣體泄漏導(dǎo)致人員傷亡的事故數(shù)不勝數(shù),雖然目前已有多種監(jiān)測系統(tǒng)用于氣體泄漏檢測中,但工業(yè)環(huán)境復(fù)雜,現(xiàn)有的監(jiān)測系統(tǒng)仍存在一定的問題。通過調(diào)研國內(nèi)外氣體檢測及傳感器的研究現(xiàn)狀,結(jié)合實際工業(yè)環(huán)境,利用障礙物模型及恒溫控制方法對工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中的氣體傳感器檢測的性能做了如下相關(guān)研究:（1）分析了氣體流速波動對基于加熱器的氣體傳感器響應(yīng)的影響,提出障礙物在降氣體流速、提高傳感器響應(yīng)性能方面的作用。分別仿真了不同尺寸及不同形狀障礙物的傳感器在存在氣體流速環(huán)境中的響應(yīng)。結(jié)果表明在傳感器上添加障礙物能減小氣體流速波動對傳感器電壓響應(yīng)的誤差,增大障礙物直徑能增加傳感器電壓響應(yīng)誤差減小的幅度。相比無障礙物時的16.45%的傳感器響應(yīng)誤差,0.5mm直徑障礙物的傳感器的電壓響應(yīng)誤差僅為11.37%。且相比響應(yīng)誤差為11.76%的0.4mm直徑圓柱障礙物傳感器,響應(yīng)誤差為10.19%的0.4mm邊長的棱柱障礙物傳感器有著更好的檢測精度。其次,通過實驗驗證了添加障礙物確實能減小傳感器響應(yīng)誤差,且無需額外的能耗。0.5mm... 

【文章頁數(shù)】：67 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 氣體泄漏檢測技術(shù)概述
    1.3 氣體傳感器的概述
        1.3.1 半導(dǎo)體氣體傳感器
        1.3.2 催化燃燒式氣體傳感器
        1.3.3 固體電解質(zhì)氣體傳感器
        1.3.4 導(dǎo)熱型氣體傳感器
        1.3.5 電化學(xué)氣體傳感器
        1.3.6 光學(xué)類氣體傳感器
    1.4 氣體傳感器的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.4.1 傳感器的結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        1.4.2 傳感器的敏感材料優(yōu)化
        1.4.3 傳感器的電路優(yōu)化
    1.5 本文主要研究內(nèi)容及工作安排
第2章 氣體擴散理論及氣體流動仿真研究
    2.1 本章引言
    2.2 氣體擴散理論
        2.2.1 氣體泄漏模型
        2.2.2 影響氣體擴散的因素
            2.2.2.1 氣體的黏性與黏度
            2.2.2.2 氣體的可壓縮性
            2.2.2.3 層流與湍流
    2.3 氣固傳熱理論分析
        2.3.1 熱傳導(dǎo)與熱對流
            2.3.1.1 熱傳導(dǎo)
            2.3.1.2 熱對流
        2.3.2 牛頓冷卻定律與熱傳遞系數(shù)
    2.4 計算流體力學(xué)在氣體擴散領(lǐng)域的應(yīng)用
        2.4.1 計算流體力學(xué)概述
            2.4.1.1 流動基本方程
            2.4.1.2 有限元分析
        2.4.2 氣體擴散對傳感器性能影響仿真分析
            2.4.2.1 模型建立
            2.4.2.2 網(wǎng)格劃分
            2.4.2.3 邊界條件的設(shè)定及結(jié)果分析
    2.5 本章小結(jié)
第3章 障礙物模型在氣體傳感器中的應(yīng)用研究
    3.1 本章引言
    3.2 障礙物在氣體傳感器中的應(yīng)用
        3.2.1 氣體繞障礙物流動的仿真分析
        3.2.2 障礙物在氣體傳感器中降氣體流速的作用分析
    3.3 障礙物尺寸對氣體流速波動環(huán)境中氣體傳感器檢測的影響分析
    3.4 障礙物形狀對氣體流速波動環(huán)境中氣體傳感器檢測的影響分析
    3.5 本章小節(jié)
第4章 傳感器響應(yīng)與氣體流速波動的關(guān)系的實驗研究
    4.1 本章引言
    4.2 障礙物模型對于改善傳感器響應(yīng)誤差的實驗研究
        4.2.1 氣體實驗準備工作
            4.2.1.1 氣體實驗平臺
            4.2.1.2 數(shù)據(jù)采集器
            4.2.1.3 測試電路
        4.2.2 氣體測試實驗及結(jié)果分析
            4.2.2.1 環(huán)境溫度對氣體傳感器的影響
            4.2.2.2 二氧化碳氣體的響應(yīng)測試
            4.2.2.3 氮氣氣體的響應(yīng)測試
    4.3 恒溫控制下的氣體傳感器響應(yīng)與氣體流速的關(guān)系研究
        4.3.1 氣體實驗平臺
            4.3.1.1 MG811氣體傳感器
            4.3.1.2 傳感器供電及檢測電路
            4.3.1.3 氣體測試室
        4.3.2 氣體測試實驗及結(jié)果分析
    4.4 本章小結(jié)
第5章 微加熱器表面溫度分布均勻性研究
    5.1 本章引言
    5.2 氣體流速波動對U型微加熱器表面溫度分布的影響
    5.3 U型微加熱器結(jié)構(gòu)改進
    5.4 蛇形加熱器溫度分布均勻性的仿真
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 主要工作總結(jié)
    6.2 不足與展望
致謝
參考文獻
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于MEMS技術(shù)的催化燃燒氣體傳感器[J]. 馬麗,宋宏斌,王磊,楊梅.  現(xiàn)代信息科技. 2018(10)
[2]2000-2017年我國化工設(shè)備事故統(tǒng)計分析與對策[J]. 孫世梅,于欣洋,于敏,張智超,傅貴.  四川化工. 2018(04)
[3]應(yīng)用標準電極電勢求標準平衡常數(shù)的幾個注意點[J]. 童艷花,楊金田,徐敏虹,潘國祥,唐培松,王坤燕.  化工高等教育. 2014(04)
[4]泄漏氣體擴散模型的研究與應(yīng)用[J]. 張園園,張巨偉,尚思思,肖博艦,劉俊亨.  當代化工. 2013(04)
[5]幾種固體電解質(zhì)型氣體傳感器的研究進展[J]. 王崢,蔣丹宇,馮濤,夏金峰.  現(xiàn)代技術(shù)陶瓷. 2011(03)
[6]半導(dǎo)體氣體傳感器敏感機理的研究進展[J]. 徐甲強,韓建軍,孫雨安,謝冰.  傳感器與微系統(tǒng). 2006(11)

碩士論文
[1]地下管廊燃氣泄漏擴散及控制方法研究[D]. 韋守朋.中國礦業(yè)大學(xué) 2019



本文編號：3720960