發(fā)布時(shí)間：2017-07-25 14:05

  本文關(guān)鍵詞：聲表面波氣體探測器系統(tǒng)集成技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 聲表面波 氣體模式識(shí)別 dsPIC BP

【摘要】：戰(zhàn)場上的化學(xué)戰(zhàn)劑(CWA)和工業(yè)上的有毒廢氣都對(duì)會(huì)人體產(chǎn)生了極大的傷害,因此氣體檢測就變得極為重要。而基于聲表面波的器件在氣體檢測上有著明顯的優(yōu)勢,并且被廣泛應(yīng)用于軍用和商用設(shè)備。本課題就是在此背景下產(chǎn)生,本文研究了基于聲表面波氣體傳感器的識(shí)別系統(tǒng)。利用三個(gè)涂覆有敏感膜的聲表面波器件構(gòu)建成一個(gè)SAW傳感器陣列,使用該傳感器陣列對(duì)不同種類不同濃度的氣體進(jìn)行氣敏檢測,結(jié)合模式識(shí)別算法,最終可在單片機(jī)PIC上實(shí)現(xiàn)神經(jīng)毒氣模擬劑(DMMP)、芥子氣模擬劑(2-CEES)和干擾氣體的識(shí)別,檢測出毒氣的種類與濃度。本文的主要內(nèi)容分為三個(gè)部分:第一部分是系統(tǒng)前端聲表面波氣體傳感器應(yīng)用設(shè)計(jì)。研究了傳感器振蕩電路、ds PIC核心電路、TEC恒溫電路、PID控制加熱片恒溫電路以及電源模塊、LCD顯示模塊、富集器和氣路驅(qū)動(dòng),數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等模塊的外圍電路并進(jìn)行了分析。在硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,研究了系統(tǒng)前端控制的程序,設(shè)計(jì)了軟件PID控溫程序和I2C數(shù)據(jù)存儲(chǔ)程序,最后測試了恒溫模塊溫度變化曲線和濃度,溫度,富集器等因素對(duì)聲表面波傳感器頻率響應(yīng)的影響。第二部分即是系統(tǒng)后端聲表面波氣體傳感器數(shù)據(jù)的處理。研究了聲表面波氣體傳感器三路頻率信號(hào)的采集,傳輸和存儲(chǔ),以及系統(tǒng)電源模塊,LCD顯示模塊、采樣氣泵、富集器和恒溫模塊的功耗分析。在硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了集成式氣體傳感器后端處理數(shù)據(jù)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法程序,并通過MATLAB平臺(tái)仿真實(shí)現(xiàn)。第三部分是基于本探測器進(jìn)行了軟硬件功能測試,對(duì)毒氣模擬劑和干擾氣體分別展開系統(tǒng)測試和分析,最終根據(jù)算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同種類不同濃度的氣體進(jìn)行識(shí)別。通過對(duì)聲表面波氣體探測器硬件電路系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)和相關(guān)算法的研究,最終制作出可以實(shí)際使用的PCB電路并在其基礎(chǔ)上對(duì)硬件功能、相關(guān)的程序和算法進(jìn)行了驗(yàn)證,為研制實(shí)用型的聲表面波氣體探測器系統(tǒng)集成奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：聲表面波 氣體模式識(shí)別 dsPIC BP
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH83;TN65
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 引言10-11
• 1.2 聲表面波傳感器技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢11-13
• 1.3 本課題的選題依據(jù)與意義13-14
• 1.4 本文研究的主要內(nèi)容14-16
• 第二章諧振型SAW氣體傳感器陣列與控制電路的系統(tǒng)設(shè)計(jì)16-27
• 2.1 聲表面波氣體傳感器的原理16-19
• 2.2 諧振型SAW氣體傳感器陣列的配用電路與工作模式19-20
• 2.3 SAW氣體傳感器溫度敏感性測試與TEC恒溫電路的設(shè)計(jì)20-24
• 2.4 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和開發(fā)測試用到的各種工具24-26
• 2.5 本章總結(jié)26-27
• 第三章集成SAW氣體傳感器探測器控制電路的設(shè)計(jì)27-46
• 3.1 基于SAW振蕩電路的探測器控制電路的總體設(shè)計(jì)思路27-28
• 3.2 聲表面波氣體探測器控制電路硬件的設(shè)計(jì)28-34
• 3.2.1 主控核心電路的設(shè)計(jì)28-29
• 3.2.2 電源模塊的設(shè)計(jì)29-30
• 3.2.3 氣路控制電路的設(shè)計(jì)30-32
• 3.2.4 顯示模塊與通信模塊的設(shè)計(jì)32-34
• 3.3 軟件PID控制的聚酰亞胺恒溫電路34-37
• 3.4 PIC系統(tǒng)工作流程程序設(shè)計(jì)37-43
• 3.4.1 頻率測量電路控制程序37-38
• 3.4.2 溫度測量及控制電路程序38-41
• 3.4.3 系統(tǒng)工作流程的程序設(shè)計(jì)41-43
• 3.5 PCB電路板的制作43-45
• 3.6 本章總結(jié)45-46
• 第四章 集成SAW氣體探測器后端數(shù)據(jù)處理46-59
• 4.1 氣體識(shí)別算法的研究46-50
• 4.1.1 主成分分析法46-48
• 4.1.2 反向傳播人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（BP）48-49
• 4.1.3 類似氣體查表法49-50
• 4.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊50-54
• 4.2.1 AT24C1024存儲(chǔ)器的介紹51-52
• 4.2.2 I2C接.電路52-54
• 4.3 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)54-57
• 4.4 系統(tǒng)各模塊功耗的分析57-58
• 4.5 探測器三路頻率信號(hào)檢測及數(shù)據(jù)傳輸功能58
• 4.6 本章總結(jié)58-59
• 第五章 SAW氣體探測器功能的測試與結(jié)果分析59-68
• 5.1 動(dòng)態(tài)配氣原理與裝置的使用59
• 5.2 影響氣體傳感器頻率穩(wěn)定性的因素59-62
• 5.2.1 傳感器基頻穩(wěn)定性測試60
• 5.2.2 富集器對(duì)頻率響應(yīng)值的影響60-61
• 5.2.3 富集模式下濃度頻率響應(yīng)值的影響61-62
• 5.3 傳感器對(duì)敏感氣體的頻率響應(yīng)測試62-65
• 5.4 傳感器對(duì)干擾氣體的頻率響應(yīng)測試65-66
• 5.5 探測器系統(tǒng)整機(jī)測試66
• 5.6 本章總結(jié)66-68
• 第六章 總結(jié)與展望68-70
• 6.1 研究工作總結(jié)68
• 6.2 本課題展望68-70
• 致謝70-71
• 參考文獻(xiàn)71-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果75-76

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張國民,廖代材,劉積學(xué),梁娟;聲表面波高精度多路延遲線組[J];壓電與聲光;1998年01期

2 范東遠(yuǎn),陳明;聲表面波壓力遙測傳感器的理論與設(shè)計(jì)[J];航空計(jì)測技術(shù);1998年06期

3 李平,文玉梅,王軍峰,劉雙臨,黃尚廉;基于聲表面波諧振器和延遲線的編碼型無源無線陣列傳感器[J];儀表技術(shù)與傳感器;2003年02期

4 王學(xué)德;江城;周敏;高t，

本文編號(hào)：571678