红外光谱吸收式瓦斯检测仪的设计

发布时间：2017-10-11 07:12

  本文关键词：红外光谱吸收式瓦斯检测仪的设计

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【摘要】：瓦斯检测仪是一种主要用于检测煤矿作业区瓦斯浓度的检测仪器。红外光谱吸收式瓦斯检测仪是利用某种气体只对固定波长的红外光有较强吸收性的原理而研制成的一种瓦斯检测仪。红外光谱吸收式瓦斯检测仪具有检测精度高、响应时间短、不易中毒、无需人工校准等优点。本论文针对目前瓦斯检测的现状及存在的问题,着重研究了以下内容：第一：介绍了各种常用的检测瓦斯浓度的方法,并阐述了它们各自的特点,还介绍了国内外红外瓦斯检测仪研究的现状,同时重点介绍了红外瓦斯检测仪的原理。第二：研究了有效光路长度的计算方法,给出了模拟光路图,同时采用单光路双波长技术避免了光源不稳定对瓦斯浓度测量结果的影响,为精确测量瓦斯的浓度奠定了基础。第三：在电路设计方面,设计了光源驱动电路,微弱信号调制电路,放大滤波电路,模数转换电路以及声光报警电路等；在软件设计方面,设计了系统初始化程序,数据采集程序,数据处理程序和声光报警驱动程序等。第四：重点研究了温度和压强等因素对瓦斯浓度检测的影响,并通过实验,获得了不同温度下的瓦斯浓度和输出电压间的关系。
【关键词】：瓦斯浓度检测 非分光红外 Lambert-Beer定律 温度 实验分析
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712.55
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 第一章 绪论14-21
• 1.1 课题的研究背景与意义14-15
• 1.2 瓦斯气体检测方法概述15-17
• 1.2.1 载体催化燃烧型瓦斯检测技术16
• 1.2.2 热导型瓦斯检测技术16
• 1.2.3 光干涉型瓦斯检测技术16-17
• 1.2.4 气敏半导体型瓦斯检测技术17
• 1.2.5 红外吸收型瓦斯检测技术17
• 1.3 红外光谱吸收型瓦斯传感器国内外发展现状17-19
• 1.4 本文的主要研究工作19
• 1.5 组织结构安排和课题来源19-20
• 1.6 本章小结20-21
• 第二章 红外光谱吸收型瓦斯浓度检测原理21-29
• 2.1 气体分子的红外吸收强度与线宽简介21
• 2.2 甲烷气体分子的吸收谱线与强度分布21-22
• 2.3 Lambert-Beer定律22-23
• 2.4 Stefan-Boltzmann定律23-24
• 2.5 差分吸收检测技术24-28
• 2.5.1 差分吸收检测技术原理简介24-25
• 2.5.2 单波长双光路法25-26
• 2.5.3 双波长双光路法26-27
• 2.5.4 双波长单光路法27-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第三章 系统硬件设计29-41
• 3.1 系统光路设计与构件选型29-33
• 3.1.1 光路系统的设计29-30
• 3.1.2 红外光源的选择30-31
• 3.1.3 气室的选择31-32
• 3.1.4 热释电探测器的选择32-33
• 3.2 系统电路总体设计与各部分电路设计33-40
• 3.2.1 系统电路总体设计33-34
• 3.2.2 电源模块电路设计34-35
• 3.2.3 信号调理及采集电路35-36
• 3.2.4 声光报警电路设计36-37
• 3.2.5 显示器电路设计37-38
• 3.2.6 串口通信电路38-39
• 3.2.7 温度采集电路39-40
• 3.3 本章小结40-41
• 第四章 系统软件设计41-47
• 4.1 软件设计概述41
• 4.2 软件设计任务41-42
• 4.3 系统软件设计42-45
• 4.3.1 主程序设计42-43
• 4.3.2 系统初始化程序设计43
• 4.3.3 数据采集与处理程序设计43-44
• 4.3.4 串口通信程序设计44-45
• 4.4 软件调试45-46
• 4.5 本章小结46-47
• 第五章 实验测试与研究47-56
• 5.1 煤矿井下环境简介47-48
• 5.2 实验方案48-49
• 5.3 温度对红外瓦斯检测的影响实验的研究49-50
• 5.4 压强对红外瓦斯检测仪的影响实验50-52
• 5.5 检测仪性能实验要点52-54
• 5.5.1 示值对比实验52
• 5.5.2 稳定性实验52-53
• 5.5.3 气体检测重复性实验53-54
• 5.6 检测仪检测效果实验54
• 5.7 本章小结54-56
• 第六章 总结与展望56-58
• 6.1 本文的工作56
• 6.2 进一步工作56-58
• 参考文献58-61
• 在读期间完成的学术论文61-62

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本文编号：1011165