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基于ARM的浅层气检测仪设计

发布时间:2018-03-16 03:37

  本文选题:ARM 切入点:嵌入式Linux 出处:《浙江理工大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:在地质勘察与地下建筑工程领域,浅层气给施工过程带来极大的困扰。施工过程中浅层气的泄露和喷发会造成人员伤亡与勘察设备损害,且可能造成沉积物物理性质改变最终导致地面建筑物不均匀沉降或直接损坏;浅层气的主要成分还是地球温室效应来源之一,其泄露和喷发造成环境破坏。因此研究浅层气的高精度探测方法,已成为我国地质勘察、地下工程建设与环境保护的迫切需求。本文所研究内容是“杭州湾含气沉积物物理模型及声学测试技术研究”课题的一部分,设计一种基于嵌入式技术的便携式浅层气浓度检测仪,配合该课题研究含气沉积物中气体浓度变化与声学检测性质之间关系的研究。通过分析地下有害气体工程勘察报告,了解了浅层气特性并提出浅层气检测仪的功能需求。采用S3C2440A微处理器与嵌入式Linux系统为系统平台,运用非色散红外吸收法(NDIR)传感器实现浅层气中CH4与CO2浓度检测。硬件方面完成了检测仪的电路原理图与电路板PCB的设计;软件方面完成了嵌入式Linux系统双通道ADC驱动程序的设计,设计了数字滤波算法进行防脉冲干扰滤波,通过嵌入式SQLite数据库实现气体浓度数据的存储,使用Qt Creator设计了检测仪界面,完成了Wi-Fi驱动程序的移植,在系统中搭建嵌入式Web服务器并设计了远程访问Web页面。本检测仪可实现浅层气区主要组分气体甲烷和二氧化碳实时浓度显示,历史数据显示及数据曲线显示。通过Wi-Fi将浅层气检测仪接入网络,可实现气体浓度数据远程访问。通过浅层气测量试验平台进行了实测实验与标定,并进行误差分析。根据流量比混合法配制标准浓度气体,通过标定实验得出检测仪标定曲线,重复性实验得出CH4与CO2的相对标准差分别为1.16%和0.78%。本检测仪CH4与CO2的测量范围分别为0-100%VOL和0-5%VOL,在置信概率为95%的情况下,CH4与CO2不确定度分别为为2.52%与2.16%。
[Abstract]:In the field of geological survey and underground building engineering, shallow gas brings great trouble to the construction process. The leakage and eruption of shallow gas in the construction process will cause casualties and damage to survey equipment. And it may result in the change of physical properties of sediment and eventually lead to uneven settlement or direct damage of the ground buildings; the main component of shallow gas is also one of the sources of Greenhouse Effect on the earth. Its leakage and eruption caused environmental damage. Therefore, the study of high-precision detection methods for shallow gas has become a geological survey in China. The urgent need of underground engineering construction and environmental protection. This paper is a part of the "study on the physical model and acoustic testing technology of gas-bearing sediment in Hangzhou Bay". A portable shallow gas concentration detector based on embedded technology is designed to study the relationship between the change of gas concentration in gas-bearing sediments and acoustic detection properties. Understand the characteristics of shallow gas and put forward the functional requirements of shallow gas detector. Using S3C2440A microprocessor and embedded Linux system as the system platform, The nondispersive infrared absorption (NDIR) sensor is used to detect the concentration of CH4 and CO2 in shallow gas. The circuit schematic diagram of the detector and the design of the circuit board PCB are completed in hardware. In software, the dual channel ADC driver of embedded Linux system is designed, the digital filter algorithm is designed to filter the pulse interference, and the gas concentration data is stored through the embedded SQLite database. The interface of the tester is designed with QT Creator, and the Wi-Fi driver is transplanted. The embedded Web server is built in the system and the remote access Web page is designed. The instrument can display the concentration of methane and carbon dioxide in shallow gas area in real time. History data display and data curve display. The shallow gas detector can be connected to the network by Wi-Fi, and the gas concentration data can be accessed remotely. The experiment and calibration are carried out through the shallow gas measurement test platform. According to the flow ratio mixing method, the standard concentration gas is prepared, and the calibration curve of the detector is obtained by the calibration experiment. The repeatability experiments show that the relative standard deviation of CH4 and CO2 are 1.16% and 0.78.The range of CH4 and CO2 are 0-100Vol and 0-5VOL, respectively, and the uncertainty of CH4 and CO2 are 2.52% and 2.16 respectively when the confidence probability is 95%.
【学位授予单位】:浙江理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:P624;TU91

【参考文献】

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本文编号:1618194

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