抽取式红外气体分析系统的研制

发布时间：2017-10-19 03:40

  本文关键词：抽取式红外气体分析系统的研制

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【摘要】：由于工业发展的负面影响,环境污染已经成为热点话题,气体污染首当其冲。随着人们的环保意识的不断增强、《环保法》的实施,环境整治已势在必行,这就迫切的需要能够实时、精确、高效、稳定的气体分析系统对气体的排放进行监测。本文设计了一套抽取式红外气体分析机柜。主要包括光路、电路、气路三大部分,集光、机、电、气于一体,同时配有红外光源、温度传感器、霍尔传感器、限位开关以及三种不同的数据采集模式,加上自己设计的前后吸收气室和微流量传感器组合,构成了整套以气体分析系统为核心的检测机柜。主要用于对硫氧化物和氮氧化物浓度的检测,尤以SO2和NO为典型代表。本文首先介绍了抽取式红外分析系统研究工作的背景、意义以及国内外的研究现状；接着,介绍了系统设计的原理,给出几种实验中涉及到的典型气体的红外光谱图,同时也给出了Lambert-Beer定律；然后,给出了系统的总体框架方案,分别从光路、电路、气路三个方面详述了各自的设计方案,并且对实验中使用到的主要零部件进行了分别说明；根据总体方案,后续介绍了系统的软硬件设计,硬件分六块电路板设计,软件分下位机、上位机、PLC；最后利用前述实验设备搭建实验平台,完成相关实验,并对拟合曲线完成分析验证,对误差进行分析说明。实验结果表明,误差基本维持在±2%以内,基本符合国内外检测标准。
【关键词】：抽取式红外气体分析系统 SO_2 NO Lambert-Beer定律 浓度检测
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X831;TN219
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 第一章 绪论14-18
• 1.1 课题研究背景及意义14
• 1.2 国内外研究现状14-16
• 1.3 课题研究内容16
• 1.4 论文章节安排16-18
• 第二章 系统原理18-25
• 2.1 气体分子类型18-19
• 2.2 气体分子能级及能级跃迁19-20
• 2.3 红外吸收光谱20-23
• 2.4 Lambert-Beer定律23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第三章 系统总体设计方案25-43
• 3.1 系统总体方案25-27
• 3.2 系统功能和技术参数27
• 3.3 光路总体方案27-36
• 3.3.1 红外光源28-29
• 3.3.2 调制切光片29-30
• 3.3.3 分析气室30-31
• 3.3.4 滤光片31-32
• 3.3.5 微流量传感器32-35
• 3.3.6 限位开关35
• 3.3.7 霍尔传感器35-36
• 3.4 电路总体方案36-38
• 3.4.1 气体分析系统电路36-37
• 3.4.2 抽取式气体分析机柜电路37-38
• 3.5 气路总体方案38-42
• 3.5.1 气体分析系统气路38-39
• 3.5.2 抽取式气体分析机柜气路39-42
• 3.6 本章小结42-43
• 第四章 系统硬件设计43-56
• 4.1 接收板43-48
• 4.1.1 放大滤波电路43-44
• 4.1.2 模拟开关44-45
• 4.1.3 积分电路45-46
• 4.1.4 模数转换器46-47
• 4.1.5 单片机47-48
• 4.2 转接板48-49
• 4.3 通信板49-51
• 4.4 电源板51-52
• 4.5 显示板52-53
• 4.6 发射板53
• 4.7 PLC逻辑控制电路53-55
• 4.8 本章小结55-56
• 第五章 系统软件设计56-67
• 5.1 软件初始化56-57
• 5.2 模拟数字转化57-58
• 5.3 翻转积分58-61
• 5.4 通用串行通信接口USART61-63
• 5.5 主函数63
• 5.6 PLC逻辑部分63-64
• 5.7 上位机软件64-66
• 5.8 本章小结66-67
• 第六章 实验结果分析67-80
• 6.1 系统整体实拍67-69
• 6.2 实验数据分析69-78
• 6.2.1 信号的翻转积分调节69-70
• 6.2.2 定标70-75
• 6.2.3 实验测量与结果分析75-78
• 6.4 稳定性测试78-79
• 6.5 本章小结79-80
• 第七章 研究总结与展望80-82
• 7.1 总结80
• 7.2 展望80-82
• 参考文献82-85
• 附录85-89
• 作者简历89

【参考文献】

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本文编号：1058848