便携式矿井多参数测量仪研制
发布时间：2021-06-20 20:07
我国大部分煤矿水文地质条件比较复杂,防治水工作重要而艰巨。目前市场同类仪器存在研发时间较早,普遍存在稳定性差、软件功能弱、测量精度低、采集功能单一、设备成本高等诸多问题,已无法适应目前煤矿防治水工作的需求。因此研制一款智能化、高性能、体积小、成本低的水文测量类设备对于弥补煤矿井下防治水监测手段显得尤为重要。根据煤矿防治水工作需求及安全生产标准,设计测量仪的功能及技术指标。结合各项功能原理,完成了测量仪的总体方案设计,在此基础上对测量仪的硬件、软件和抗干扰性进行了分项设计。硬件系统方面结合仪器功能需求设计了多信号采集电路、主机显示电路、数据存储、电源保护电路、RS232通讯电路等。软件系统方面采用C#、C语言以模块化方式编写了功能强大的上位机及下位机数据处理程序,操作简单。同时为进一步提高测量仪整体抗干扰性能,从分析干扰源及其产生原因入手,硬件方面通过选择优质元器件、优化电路布置、合理接地技术;软件方面通过加入指令冗余、数字滤波等技术手段,保证了系统的稳定性和可靠性。最后在实验室模拟环境及煤矿实地对测量仪系统整体性能进行了测试。试验结果表明测量仪系统测量精度达到设计性能参数指标,软件系统...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
STM32F103内部结构
图 3.3 电源及开关电路（1）本安电池组。所谓本安电池，就是绝对保证安全，即使出现短路，也在安全状况下，其电池和减流部分是一起工作的。设计时选取的是 1.4Ah 的锂电池组。电量检测电路通过电阻分压，将检测电压通过 AD 转换器转换为数字信号送入中央处理器，中央处理器通过显示屏显示当前电池电量。（3）稳压电路。LT1965 是一款低噪声、低压差线性稳压器。其主要特点为［24］①输出电流：1.1A；②输入输出电压差：290mV；③低噪声：40μ VRMS（ 10Hz 至 100kHz ）500μ A；④静态电流宽输入电压范围：1.8V 至 20V；⑤无需保护二极管；⑥控制静态电流低压差；⑦可调输出从 1.20V 至 19.5V；⑧< 1μA 静态电流关断；⑨稳定与 10μ F 的输出电容器稳定的陶瓷电容，钽和铝电解电容；
图 3.4 3.3V 电压电路NCP511 系列固定输出低压差线性稳压器是专为手持通讯设备和便携式电池供电的应用需要低静态电流。该 NCP511 系列拥有 40 超低静态电流毫安。每设备包含一个电压参考单元，一个误差放大器，一个 PMOS 管功率晶体管，电阻器来设置输出电压，电流限制和温度限制保护电路。在 NCP511 已被设计为可以与低成本的陶瓷用电容，并需要1.0μ F 最小输出电容。该设备被容纳在微缩的 TSOP-5 的表面贴装封装。标准电压版本是 1.5 V， 1.8 V ， 2.5 V ， 2.7 V ， 2.8 V，3.0 V， 3.3 V 和 5.0 V 的其他电压在 100mV 的不可用。NCP511 低压差线性稳压器特点：a.40mA 典型低静态电流；b.100mV 的 100mA 低压差电压；c.出色的线路和负载调节；d.6.0 V 最大工作电压；e.低输出电压选项；f.2.0％的高精度输出电压；g.-40°C 工业温度范围为 85°C。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型的水位检测系统[J]. 付存谓,费美芬,李军,孙睿咛,李炫志,黄旭铭,周晋怡,陈光乐. 微型机与应用. 2016(21)
[2]便携式氯离子检测仪的设计[J]. 贾波,祁欣. 电子测量技术. 2016(10)
[3]基于STM32的嵌入式测控系统设计[J]. 李海. 电子制作. 2016(20)
[4]煤矿供用水流量计量在线监测系统的应用[J]. 张占团,王新,杨友良,宋光武. 水力采煤与管道运输. 2016(02)
[5]污水流量计量仪表的选型[J]. 卓卫周,李昱,孙纳. 化工自动化及仪表. 2014(04)
[6]矿井水文在线监测系统及其应用[J]. 田洪胜. 中州煤炭. 2013(11)
[7]矿井水文监测系统在煤矿生产中的应用[J]. 刘中宽,周欢. 煤炭技术. 2013(09)
[8]基于STM32的嵌入式测控系统设计[J]. 丁力,宋志平,徐萌萌,陶灿辉. 中南大学学报(自然科学版). 2013(S1)
[9]矿井水文智能监测系统的设计与实现[J]. 李远晓. 河南科技. 2013(11)
[10]自制液位控制器在鲁新矿井的应用[J]. 杨刚,贺国山,王帅. 煤矿机械. 2013(01)
硕士论文
[1]基于STM32的矿井水文监测系统设计[D]. 佛海鹏.哈尔滨理工大学 2014
[2]矿用堰槽式明渠流量测量仪研究[D]. 王超.西安科技大学 2013
[3]智能明渠流量传感器的研究[D]. 刘伟光.山东科技大学 2011
[4]井下排水系统的监测与控制研究[D]. 李瑞.太原理工大学 2006
[5]明渠流量测量的关键技术研究[D]. 蔡甫款.浙江大学 2006
本文编号：3239845
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
STM32F103内部结构
图 3.3 电源及开关电路（1）本安电池组。所谓本安电池，就是绝对保证安全，即使出现短路，也在安全状况下，其电池和减流部分是一起工作的。设计时选取的是 1.4Ah 的锂电池组。电量检测电路通过电阻分压，将检测电压通过 AD 转换器转换为数字信号送入中央处理器，中央处理器通过显示屏显示当前电池电量。（3）稳压电路。LT1965 是一款低噪声、低压差线性稳压器。其主要特点为［24］①输出电流：1.1A；②输入输出电压差：290mV；③低噪声：40μ VRMS（ 10Hz 至 100kHz ）500μ A；④静态电流宽输入电压范围：1.8V 至 20V；⑤无需保护二极管；⑥控制静态电流低压差；⑦可调输出从 1.20V 至 19.5V；⑧< 1μA 静态电流关断；⑨稳定与 10μ F 的输出电容器稳定的陶瓷电容，钽和铝电解电容；
图 3.4 3.3V 电压电路NCP511 系列固定输出低压差线性稳压器是专为手持通讯设备和便携式电池供电的应用需要低静态电流。该 NCP511 系列拥有 40 超低静态电流毫安。每设备包含一个电压参考单元，一个误差放大器，一个 PMOS 管功率晶体管，电阻器来设置输出电压，电流限制和温度限制保护电路。在 NCP511 已被设计为可以与低成本的陶瓷用电容，并需要1.0μ F 最小输出电容。该设备被容纳在微缩的 TSOP-5 的表面贴装封装。标准电压版本是 1.5 V， 1.8 V ， 2.5 V ， 2.7 V ， 2.8 V，3.0 V， 3.3 V 和 5.0 V 的其他电压在 100mV 的不可用。NCP511 低压差线性稳压器特点：a.40mA 典型低静态电流；b.100mV 的 100mA 低压差电压；c.出色的线路和负载调节；d.6.0 V 最大工作电压；e.低输出电压选项；f.2.0％的高精度输出电压；g.-40°C 工业温度范围为 85°C。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型的水位检测系统[J]. 付存谓,费美芬,李军,孙睿咛,李炫志,黄旭铭,周晋怡,陈光乐. 微型机与应用. 2016(21)
[2]便携式氯离子检测仪的设计[J]. 贾波,祁欣. 电子测量技术. 2016(10)
[3]基于STM32的嵌入式测控系统设计[J]. 李海. 电子制作. 2016(20)
[4]煤矿供用水流量计量在线监测系统的应用[J]. 张占团,王新,杨友良,宋光武. 水力采煤与管道运输. 2016(02)
[5]污水流量计量仪表的选型[J]. 卓卫周,李昱,孙纳. 化工自动化及仪表. 2014(04)
[6]矿井水文在线监测系统及其应用[J]. 田洪胜. 中州煤炭. 2013(11)
[7]矿井水文监测系统在煤矿生产中的应用[J]. 刘中宽,周欢. 煤炭技术. 2013(09)
[8]基于STM32的嵌入式测控系统设计[J]. 丁力,宋志平,徐萌萌,陶灿辉. 中南大学学报(自然科学版). 2013(S1)
[9]矿井水文智能监测系统的设计与实现[J]. 李远晓. 河南科技. 2013(11)
[10]自制液位控制器在鲁新矿井的应用[J]. 杨刚,贺国山,王帅. 煤矿机械. 2013(01)
硕士论文
[1]基于STM32的矿井水文监测系统设计[D]. 佛海鹏.哈尔滨理工大学 2014
[2]矿用堰槽式明渠流量测量仪研究[D]. 王超.西安科技大学 2013
[3]智能明渠流量传感器的研究[D]. 刘伟光.山东科技大学 2011
[4]井下排水系统的监测与控制研究[D]. 李瑞.太原理工大学 2006
[5]明渠流量测量的关键技术研究[D]. 蔡甫款.浙江大学 2006
本文编号：3239845
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