数字型瓦斯检测仪设计

发布时间：2017-05-28 00:13

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【摘要】：矿难事故给国家带来巨大的经济损失，给矿工个人和家庭带来惨痛的打击，而矿难事故多与瓦斯相关。因此我们要加强对瓦斯的监测，瓦斯检测仪的研究具有重大的意义。 分析现行使用中的不同原理瓦斯检测仪,选择了光干涉式原理瓦斯检测仪进行改进，是因为它具有性能稳定、使用寿命长的优点，但现有的光干涉甲烷检测仪存在自动化程度低、测量方法繁琐、读数不直观，人为误差较大、不能存储数据的缺点。 结合光干涉式瓦斯检测仪的检测原理，在原有光路的基础上,采用线阵CCD采集干涉条纹以取代刻度盘的非接触式测量方式。在AQG-1型甲烷气体检测仪机械结构的基础上采用MPS-CCD模块采集干涉条纹信息，经微控制器数据处理，实现光干涉式甲烷气体检测仪的数字化。 数字型光干涉甲烷气体检测仪的设计主要分为：人机交互模块、图像采集模块和基本外设模块。通过实验的方式，借助压强式甲烷检测仪检定器，通过数据仿真确定求瓦斯浓度的算法，不依赖于光源波长，气室长度等机械结构固有参数。本仪器具有一键校零、数字显示、自动报警等功能。 本检测仪采用基于ARM内核Cortex-M3的32位微控制器作为主控芯片，提高了仪器测量精度和反应灵敏度，仪器测量范围为0－4%时示值误差为0.05，4%－10%时示值误差为0.1，测量准确度高，可靠性强，为井下工人安全作业提供了保障。
【关键词】：干涉 甲烷检测 线阵CCD 图像采集
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD712.55
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第１章 绪论9-14
• 1.1 研究的目的和意义9-10
• 1.2 国内外发展现状及分析10-13
• 1.3 课题来源及研究的主要内容13-14
• 第2章 光干涉式甲烷检测仪的测量原理14-20
• 2.1 光干涉式甲烷检测仪的光学原理14-17
• 2.2 光干涉甲烷检测仪的测量原理17-19
• 2.3 本章小结19-20
• 第3章 数字型瓦斯检测仪硬件设计20-39
• 3.1 数字型甲烷检测仪的系统架构20-21
• 3.2 光源的选定21
• 3.3 数据采集模块设计21-30
• 3.3.1 线阵 CCD 简介21-24
• 3.3.2 线阵 CCD 的驱动24-27
• 3.3.3 线阵 CCD 模块的选择27-30
• 3.4 系统 MCU 的选型30-34
• 3.5 外设接口设计34-38
• 3.5.1 外部存贮器接口设计34-35
• 3.5.2 键盘接口设计35
• 3.5.3 STM32 与液晶显示器接口设计35-36
• 3.5.4 电源模块设计36-37
• 3.5.5 温度测量及报警电路37-38
• 3.6 本章小结38-39
• 第4章 数字型瓦斯测仪软件设计39-45
• 4.1 应用软件功能模块构成39
• 4.2 软件流程及算法39-44
• 4.2.1 软件流程39-41
• 4.2.2 MPS-CCD 模块41-42
• 4.2.3 外接 RAM 接口软件流程42-43
• 4.2.4 按键检测流程43-44
• 4.2.5 位置偏移软件算法44
• 4.3 本章小结44-45
• 第5章 数字型瓦斯检测仪实验及不确定度分析45-49
• 5.1 数字型瓦斯检测仪实验45-47
• 5.2 实验结果不确定度分析47-48
• 5.3 本章小结48-49
• 结论49-50
• 参考文献50-53
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文53-54
• 致谢54

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 周战荣;张清华;王莲芬;李爱君;;干涉条纹边缘检测方法的比较与改进[J];光学技术;2007年S1期

2 李刚;王焱;李海兰;林凌;;基于CPLD的线阵CCD光谱检测数据采集系统的研究[J];光谱学与光谱分析;2007年10期

3 王文超;林柏泉;;煤矿瓦斯事故模型的建立与计算[J];矿业安全与环保;2006年04期

4 纪淑波,刘晶,任凤飞;μPD3575DCCD图像传感器的原理及应用[J];国外电子元器件;2004年12期

5 纪淑波 ,刘晶 ,任凤飞;基于VHDL线阵CCD驱动设计[J];电子世界;2004年11期

6 周奇勋,王勉华,乐春峡;便携式智能型低浓度甲烷检测仪研究[J];仪器仪表学报;2003年S1期

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本文编号：401516