本文關(guān)鍵詞：前向散射式無線能見度儀的研制

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【摘要】：隨著全球大氣污染日益嚴(yán)重,作為空氣質(zhì)量的直接表征,能見度日益引起人們的關(guān)注,不少地區(qū)和國(guó)家都把它作為空氣污染的指標(biāo)之一。能見度觀測(cè),能夠?yàn)闅庀箢A(yù)報(bào)、交通運(yùn)輸?shù)忍峁┮罁?jù)。因此研究和設(shè)計(jì)一款精度高、體積小、實(shí)時(shí)性強(qiáng)和易操作的能見度測(cè)量?jī)x顯得尤為必要。本文設(shè)計(jì)了一款前向散射式無線能見度儀。在分析能見度測(cè)量原理的基礎(chǔ)上,提出了散射式能見度測(cè)量裝置的設(shè)計(jì)方案及結(jié)構(gòu)。其硬件部分由發(fā)射模塊、接收模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、無線數(shù)據(jù)傳輸模塊組成。發(fā)射模塊通過固定頻率調(diào)制恒流電路激勵(lì)發(fā)光二極管發(fā)射紅外線。紅外線在空氣中傳播時(shí)產(chǎn)生的微弱散射光,通過接收端濾光以減小太陽輻射的影響,聚焦增強(qiáng)后被光敏二極管接收。接收信號(hào)通過放大及濾波電路,減小了光及電的干擾,從而取得與發(fā)射信號(hào)頻率一致并反映能見度狀況的交流信號(hào)。整流后通過A/D轉(zhuǎn)換模塊取得數(shù)字信號(hào),并送數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行分析處理,以取得能見度結(jié)果。無線數(shù)據(jù)傳輸模塊采用CC2530無線傳感器網(wǎng)絡(luò)傳輸測(cè)量數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)能見度測(cè)量的無線化和網(wǎng)絡(luò)化。軟件部分,采用C語言編程來控制光信號(hào)的發(fā)送,數(shù)據(jù)采集及處理,并轉(zhuǎn)換為能見度值。利用C#開發(fā)了上位機(jī)軟件,以便用戶遠(yuǎn)程操作和數(shù)據(jù)監(jiān)控。最后通過誤差來源分析,提出了提高能見度測(cè)量準(zhǔn)確度的方法。試驗(yàn)表明,該系統(tǒng)能夠測(cè)量能見度值,實(shí)時(shí)性強(qiáng),使用維護(hù)方便,能夠較好滿足低能見度時(shí)的觀測(cè)要求。
【關(guān)鍵詞】：能見度 散射信號(hào) A/D轉(zhuǎn)換 CC2530
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH765
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 第一章 緒論7-14
• 1.1 研究背景7
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀7-12
• 1.3 發(fā)展趨勢(shì)12
• 1.4 本文主要內(nèi)容12-14
• 第二章 能見度測(cè)量原理14-23
• 2.1 能見度的測(cè)量方式14-16
• 2.1.1 透射式能見度測(cè)量?jī)x14-15
• 2.1.2 散射式能見度測(cè)量?jī)x15-16
• 2.1.3 數(shù)字?jǐn)z像技術(shù)16
• 2.2 能見度測(cè)量理論基礎(chǔ)16-21
• 2.2.1 瑞利散射理論19-20
• 2.2.2 Mie散射理論20-21
• 2.3 測(cè)量方法選取21-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第三章 總體設(shè)計(jì)方案23-26
• 3.1 能見度測(cè)量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求23
• 3.1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求23
• 3.1.2 系統(tǒng)方案23
• 3.2 能見度測(cè)量的系統(tǒng)組成23-25
• 3.3 本章小結(jié)25-26
• 第四章 能見度測(cè)量硬件電路設(shè)計(jì)26-46
• 4.1 發(fā)射光源26-27
• 4.1.1 發(fā)射光源的特點(diǎn)26-27
• 4.1.2 光源的比較27
• 4.1.3 光源選取27
• 4.2 光信號(hào)調(diào)制種類27-28
• 4.3 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)28-29
• 4.4 接收電路設(shè)計(jì)29-35
• 4.4.1 光電接收器件29-30
• 4.4.2 光電二極管原理介紹30-31
• 4.4.3 光電接收器件選型31-35
• 4.5 放大及濾波電路35-36
• 4.6 整流電路36-37
• 4.7 A/D轉(zhuǎn)換電路37-38
• 4.8 Zigbee無線收發(fā)模塊設(shè)計(jì)38-45
• 4.8.1 Zigbee協(xié)議棧結(jié)構(gòu)40-41
• 4.8.2 ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/span>41
• 4.8.3 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)芯片CC253041-43
• 4.8.4 ZigBee發(fā)送模塊設(shè)計(jì)43
• 4.8.5 ZigBee接收模塊設(shè)計(jì)43-44
• 4.8.6 串口數(shù)據(jù)通信模塊44-45
• 4.9 本章小結(jié)45-46
• 第五章 能見度測(cè)量系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)46-57
• 5.1 光源調(diào)制程序46-47
• 5.2 A/D轉(zhuǎn)換子程序47-48
• 5.3 無線收發(fā)模塊程序設(shè)計(jì)48-52
• 5.4 上位機(jī)接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)52-56
• 5.5 本章小結(jié)56-57
• 第六章 測(cè)量結(jié)果與誤差分析57-66
• 6.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)安裝測(cè)試57-60
• 6.2 系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果60-64
• 6.3 誤差分析與處理64
• 6.4 系統(tǒng)誤差處理方法64-65
• 6.5 本章小結(jié)65-66
• 第七章 總結(jié)與展望66-68
• 7.1 本文總結(jié)66-67
• 7.2 展望67-68
• 致謝68-69
• 參考文獻(xiàn)69-72
• 攻讀碩士期間的科研成果72

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