本文選題：QCM + 質(zhì)量濃度��； 參考：《太原理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：隨著國(guó)家對(duì)固定污染源顆粒物濃度監(jiān)測(cè)的要求日益嚴(yán)格,開(kāi)發(fā)針對(duì)低濃度排放、可實(shí)時(shí)在線測(cè)量的顆粒物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已勢(shì)在必行。QCM是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、敏感度高、測(cè)量精度能達(dá)到納克級(jí)的質(zhì)量傳感器,因此,本設(shè)計(jì)結(jié)合QCM壓電效應(yīng)和高壓靜電除塵原理,研究了一種高精度、能連續(xù)監(jiān)測(cè)低濃度環(huán)境中顆粒物質(zhì)量濃度的方法及裝置。論文主要工作和結(jié)論如下:(1)高壓靜電室設(shè)計(jì)。采用QCM陣列的方式提高QCM對(duì)顆粒物吸附率和系統(tǒng)的可靠性,設(shè)計(jì)了一個(gè)兩級(jí)串聯(lián)的高壓靜電檢測(cè)室。清洗、烘干都可在裝置的內(nèi)部進(jìn)行,且還可以施加不同強(qiáng)度的電壓以及調(diào)整探針頭與晶振片的距離;(2)硬件電路設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)使QCM穩(wěn)定振蕩、帶負(fù)載能力強(qiáng)的振蕩電路,采用電容補(bǔ)償?shù)姆椒?消除并聯(lián)電容對(duì)諧振頻率的影響,同時(shí)加入差分電路,使晶體對(duì)電路的振動(dòng)頻率控制作用得到加強(qiáng);使用巴特沃斯帶通濾波器,消除通帶以外雜波對(duì)信號(hào)造成的干擾;通過(guò)自動(dòng)增益電路形成反饋網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)控制電路穩(wěn)定輸出;系統(tǒng)額外增加一參比晶振,接入兩個(gè)獨(dú)立的振蕩電路,削弱非質(zhì)量因素造成的誤差;選用FPGA對(duì)石英晶體的諧振頻率進(jìn)行測(cè)量,并通過(guò)串口將數(shù)據(jù)發(fā)送至單片機(jī),完成數(shù)據(jù)的處理與顯示;(3)研究不同工況下QCM對(duì)顆粒物吸附率的影響,所得結(jié)論如下:在相同極距下,電壓越高,QCM對(duì)顆粒物的吸附率越大;QCM對(duì)顆粒物的吸附率隨著距離的增加先升高后降低;QCM對(duì)顆粒物的吸附率隨流速的減小而增加;在同一電壓下,正電暈的顆粒物吸附率要比負(fù)電暈高;(4)顆粒物發(fā)生裝置設(shè)計(jì)。由于實(shí)際工況中煙道內(nèi)氣體的濃度不能隨實(shí)驗(yàn)的需求調(diào)節(jié),故自行研發(fā)了一套顆粒物發(fā)生裝置,實(shí)現(xiàn)了配置的氣體濃度低至10mg/m~3。研究專門針對(duì)小粒徑固體粉料輸送的需求,設(shè)計(jì)一種沉降式微量給料器,可實(shí)現(xiàn)給粉速率小于20mg/min的需求,給粉量的誤差在±4%以內(nèi),且給粉速率越快誤差越小。
[Abstract]:With the increasingly strict requirements for the concentration monitoring of particulate matter from stationary pollution sources, it is imperative to develop a monitoring system for particulate matter which can be measured in real time and online for low concentration emissions. QCM is a kind of simple structure and high sensitivity.The precision of the mass sensor can reach the level of ng. Therefore, combining with the QCM piezoelectric effect and the principle of high voltage electrostatic precipitation, a high precision method and a device for continuously monitoring the mass concentration of particulate matter in low concentration environment are studied in this paper.The main work and conclusions are as follows: 1) Design of high voltage electrostatic chamber.By using QCM array to improve the adsorption rate of QCM to particles and the reliability of the system, a two-stage series high voltage electrostatic detection chamber was designed.The cleaning and drying can be carried out inside the device, and the voltage of different strength can be applied and the distance between the probe and the wafer can be adjusted.The oscillation circuit with strong load capacity and stable oscillation of QCM is designed. The effect of parallel capacitance on resonant frequency is eliminated by using capacitor compensation method. At the same time, differential circuit is added to strengthen the control effect of crystal on the vibration frequency of the circuit.Using the Butterworth band-pass filter to eliminate the interference caused by the clutter outside the passband, to form a feedback network through the automatic gain circuit, to realize the stable output of the control circuit, and to add an extra reference crystal oscillator to the system,Two independent oscillating circuits are connected to reduce the error caused by non-quality factors. The resonant frequency of quartz crystal is measured by FPGA, and the data is sent to the single chip microcomputer through serial port.The effect of QCM on the adsorption rate of particulate matter under different working conditions is studied. The results are as follows: at the same polar distance,The higher the voltage, the greater the adsorption rate of QCM to particles. The adsorption rate of QCM on particles increases first with the increase of distance and then decreases with the decrease of flow rate. At the same voltage, the adsorption rate of QCM on particles increases with the decrease of flow rate.The particle adsorption rate of positive corona is higher than that of negative corona.Because the concentration of gas in flue can not be adjusted according to the demand of experiment, a set of particle generator is developed, and the gas concentration is as low as 10 mg / m ~ (3).In order to meet the demand of small particle size solid powder transportation, a kind of settling micro feeder is designed, which can realize the requirement that the powder feeding rate is less than 20mg/min, the error of powder feeding is less than 鹵4%, and the error of powder feeding rate is smaller than that of 20mg/min.
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP212

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1732392