本文關(guān)鍵詞：瓦斯氣體濃度光電檢測系統(tǒng)的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 瓦斯爆炸成為中國礦難的主要原因,其產(chǎn)生原因很多,諸如:使用不合指標(biāo)的檢測產(chǎn)品、檢測設(shè)備不夠、檢測儀的靈敏度過低、檢測儀器過期或未及時校準(zhǔn)等。瓦斯爆炸三個必要條件為:1)瓦斯?jié)舛?%-16%;2)高溫?zé)嵩?＞650℃)存于瓦斯引火感應(yīng)期;3)氧氣濃度＞12%。礦井中的氧氣濃度通常大于12%,這是礦工在井下生存及作業(yè)的必要條件。因此,防止瓦斯爆炸主要在于實時監(jiān)控瓦斯?jié)舛炔⒍沤^火源。在井下作業(yè)時,因設(shè)備、照明等難免會產(chǎn)生火花,因此主動地對瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行實時、分布式的監(jiān)控和檢測而具有更重要的意義。 針對上述原因,本文設(shè)計了基于四光路雙干涉分布式瓦斯檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)是基于光干涉理論和比爾-朗伯吸收定律,通過CCD采集光干涉條紋的強(qiáng)度變化來反測瓦斯氣體的濃度變化來工作的。此外,本文還專門為井下作業(yè)的礦工設(shè)計了便攜式的瓦斯檢測儀可實時實地的對瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行檢測并及時地進(jìn)行報警。本文所研制的分布式及便攜式的光學(xué)瓦斯檢測系統(tǒng)具有以下主要的特點: 1)通過檢測干涉條紋的強(qiáng)度變化,而不是通過計數(shù)干涉條紋的移動來測得瓦斯氣體濃度的變化。避免了常規(guī)的光干涉瓦斯檢測儀在到新環(huán)境檢測瓦斯?jié)舛葧r需要調(diào)零,同時避免人眼讀干涉條紋移動量產(chǎn)生誤差; 2)提出了雙干涉儀,測量干涉儀中一路光經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)氣室,另一路光暴露在瓦斯中;參考干涉儀兩路光均暴露在瓦斯氣體中。通過參考干涉儀可補(bǔ)償由光源波動和外界環(huán)境變化引起的測量誤差,從而提高了檢測氣體的精確度。 3)氣室設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單,無鼓風(fēng)泵等振動器件,系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠; 4)采用CCD圖像技術(shù),并結(jié)合LabVIEW實驗平臺開發(fā)了瓦斯?jié)舛确植际綑z測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可多點實時采集、分析、顯示瓦斯?jié)舛惹�并具有數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程通信、保存及回放之功能,為系統(tǒng)及科學(xué)地研究礦井瓦斯氣體濃度變化提供依據(jù); 5)便攜式瓦斯檢測系統(tǒng)采用CPLD芯片(EPM7064),該芯片可精確的產(chǎn)生面陣CCD所需的時序信號并可避免使用大量的電子元器件。同時,本文選用ARM7TDMI-S微處理器處理CCD輸出的視頻信號。由于ARM7處理速度快、外圍接口豐富可滿足處理CCD輸出視頻信號的數(shù)據(jù)量大、頻率快的需求;且該系統(tǒng)具有LCD實時顯示濃度值、聲光報警和網(wǎng)口數(shù)據(jù)下載和通訊等功能; 6)該檢測系統(tǒng)具有穩(wěn)定性高、防爆性好、響應(yīng)速度快和使用壽命長的特點,并符合國家《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定中對礦井瓦斯檢測儀器的要求。
【關(guān)鍵詞】：雙干涉儀 虛擬儀器 瓦斯檢測
【學(xué)位授予單位】：廈門大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TH83
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-21
• 1.1 研究背景意義14-15
• 1.2 甲烷的常用檢測方法15-18
• 1.2.1 催化元件(黑白元件)15-16
• 1.2.2 氣敏半導(dǎo)體傳感器16
• 1.2.3 光纖吸收式瓦斯傳感器16-17
• 1.2.4 漸逝場泄漏型光纖瓦斯傳感器17
• 1.2.5 染料光譜吸收型光纖傳感器17-18
• 1.2.6 光干涉法瓦斯傳感器18
• 1.3 目前礦用瓦斯報警儀器18-19
• 1.4 課題的提出19-21
• 1.4.1 測量方法的比較19-20
• 1.4.2 本課題的主要研究內(nèi)容和工作20-21
• 第二章 氣體傳感器干涉的基本理論21-33
• 2.1 兩單色光干涉原理21-23
• 2.2 光波干涉條件23-26
• 2.2.1 時間和空間相干性23-25
• 2.2.2 菲涅爾-阿喇果法則25-26
• 2.3 相關(guān)光的獲取26-27
• 2.4 邁克耳遜干涉儀27-29
• 2.4.1 邁克耳遜干涉儀的結(jié)構(gòu)27
• 2.4.2 干涉條紋的特點27-28
• 2.4.3 光源的非單色性對干涉圖樣襯比度的影響28-29
• 2.5 常見干涉儀的種類及應(yīng)用29-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 第三章 虛擬儀器下的開發(fā)平臺LabVIEW33-45
• 3.1 虛擬儀器的概念33
• 3.2 虛擬儀器的構(gòu)成33-35
• 3.2.1 虛擬儀器的硬件系統(tǒng)34-35
• 3.2.2 虛擬儀器的軟件35
• 3.3 虛擬儀器開發(fā)平臺軟件LabVIEW35-39
• 3.3.1 LabVIEW的發(fā)展36
• 3.3.2 LabVIEW的結(jié)構(gòu)36-37
• 3.3.3 LabVIEW的特點和優(yōu)點37-39
• 3.4 LabVIEW的外部接口與擴(kuò)展39-40
• 3.4.1 DDE動態(tài)調(diào)用39
• 3.4.2 動態(tài)鏈接庫與應(yīng)用編程接口39-40
• 3.4.3 C代碼接口40
• 3.4.4 Matlab調(diào)用40
• 3.5 LabVIEW網(wǎng)絡(luò)通信40-44
• 3.5.1 TCP與UDP通信40-43
• 3.5.2 DataSocket43-44
• 3.5.3 Remote Panels44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 第四章 分布式瓦斯檢測系統(tǒng)設(shè)計45-66
• 引言45
• 4.1 分布式系統(tǒng)設(shè)計45-48
• 4.1.1 光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計46
• 4.1.2 氣體濃度檢測原理46-48
• 4.2 元器件選取48-56
• 4.2.1 光源的選擇48-50
• 4.2.2 氣室的設(shè)計50
• 4.2.3 CCD攝像機(jī)的主要參數(shù)50-54
• 4.2.4 數(shù)據(jù)采集卡54-56
• 4.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計56-65
• 4.3.1 主界面設(shè)計56-57
• 4.3.2 具體工作流程57-58
• 4.3.3 各功能模塊的介紹58-65
• 4.4 本章小結(jié)65-66
• 第五章 分布式瓦斯檢測系統(tǒng)實驗和結(jié)論分析66-75
• 5.1 光路的搭建66-67
• 5.2 實驗數(shù)據(jù)處理67-72
• 5.2.1 圖像采集和保存67
• 5.2.2 圖像的讀取67-70
• 5.2.3 圖像的灰度處理70-71
• 5.2.4 實驗結(jié)果71-72
• 5.3 誤差分析72-74
• 5.3.1 光路影響72-73
• 5.3.2 CCD引入的系統(tǒng)誤差73
• 5.3.3 標(biāo)定誤差73
• 5.3.4 高頻噪聲誤差73-74
• 5.3.5 其它誤差74
• 5.4 本章小結(jié)74-75
• 第六章 便攜式瓦斯檢測儀的設(shè)計75-93
• 6.1 LD光源的驅(qū)動電路75-76
• 6.2 CCD芯片驅(qū)動76-79
• 6.3 CCD信號的檢測和處理79-92
• 6.3.1 差動放大增益電路79-81
• 6.3.2 低通濾波電路81-83
• 6.3.3 信號處理系統(tǒng)設(shè)計83-92
• 6.4 本章小結(jié)92-93
• 第七章 結(jié)論和展望93-95
• 參考文獻(xiàn)95-99
• 致謝99-100
• 附錄100-105

【引證文獻(xiàn)】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 黃亮;基于SLED光源光纖瓦斯檢測技術(shù)研究及系統(tǒng)實現(xiàn)[D];燕山大學(xué);2011年

2 柴航;光纖甲烷氣體濃度檢測系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D];華中科技大學(xué);2011年

3 林淑芬;車載主動式紅外激光夜視成像系統(tǒng)的研究[D];廈門大學(xué);2008年

4 藺圣杰;基于紅外檢測和無線傳感技術(shù)的井下瓦斯檢測系統(tǒng)研究[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2008年

  本文關(guān)鍵詞：瓦斯氣體濃度光電檢測系統(tǒng)的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：301670