基于异质结纳米传感芯片的环境检测仪的研究
发布时间：2021-06-05 06:05
几十年来,世界的经济、工业发展和人民的生活水平发生了翻天覆地地变化,其中工业化发展成效显著,伴随着工业化的发展,大气环境问题也变得越来越严重。尤其二氧化氮污染由于汽车尾气排放、燃料的燃烧日益严重。为此,人们对二氧化氮的监测变得越来越重视。但是由于对二氧化氮的传统分析法分析时间长,无法实时进行气体浓度检测,无法应用到在线监测,使用范围受到限制;其检测方法灵敏度高、响应速率快,但是它们庞大且昂贵,并且它们的操作需要专业知识和技能,不适合广泛检测。随着科技的发展,可穿戴智能设备越来越多地进入到人们的生活中,它们给人们带来了极大的方便。本文以便携式设备为切入点,设计了一款基于异质结纳米传感芯片的环境检测仪。本文的主要内容是基于异质结纳米传感芯片的环境检测仪的实现,该仪器以STM32为核心,利用纳米异质结二氧化氮气体传感器组成了二氧化氮检测电路,并使用电阻匹配电路同时增加了检测仪的检测范围,同时使用低功耗器件降低系统功耗。系统还具备无线通信功能,通过手机读出气体浓度。根据异质结纳米线二氧化氮传感器的气敏特性,提出了基于双斜率模原理的精确电阻测量方法。通过理论分析,精确测量电路可得到在参考电阻附近...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题的背景以及意义
1.2 国内外现状及发展
1.3 系统平台的硬件选择
1.4 精确电阻测量的发展
1.5 论文的整体安排
2 环境检测仪的硬件设计及原理
2.1 硬件组成及原理
2.2 MCU的选择及其外围电路的搭建
2.2.1 MCU的选择
2.2.2 STM32芯片搭建的最小系统
2.2.3 STM32最小系统电路搭建
2.3 阻压转换电路和电阻匹配电路
2.4 电压放大电路
2.5 显示模块与通信模块
2.6 环境检测仪结构设计
2.7 本章小结
3 精确电阻测量方法
3.1 双斜率ADC原理
3.2 精确电阻测量电路原理
3.3 电阻测量分辨率
3.4 由积分器输入杂散项引起的模拟误差补偿
3.5 本章小结
4 检测仪的数据处理及精确电阻测量电路搭建
4.1 软件设计功能
4.2 检测仪工作流程
4.3 显示模块软件设计
4.4 数据采集滤波处理
4.5 精确电阻测量电路设计
4.5.1 共模输入引起的其余模拟误差
4.5.2 积分器输入修正
4.5.3 仿真电路搭建
4.6 本章小结
5 实验结果
5.1 空气检测仪测试结果
5.1.1 显示模块测试
5.1.2 蓝牙功能的测试
5.1.3 电路板功能测试
5.1.4 气体检测仪功能测试
5.2 精确电阻测量电路的仿真
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
附录A 气体检测仪第三方报告
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]14位Single-slope ADC行为级建模与仿真[J]. 王玉娇,黄静,孙玲,韩笑,邓洪海. 现代电子技术. 2018(16)
[2]二氧化氮致呼吸系统损伤的研究进展[J]. 陈纪元,徐桂华,高笑宇,孙德俊. 内蒙古医学杂志. 2018(02)
[3]恒流源标准电阻法测量直流电阻箱电阻示值的不确定度分析[J]. 李颂扬. 轻工标准与质量. 2016(02)
[4]2005～2013年中国地区对流层二氧化氮分布及变化趋势[J]. 高晋徽,朱彬,王言哲,康汉青. 中国环境科学. 2015(08)
[5]电阻应变式位移传感器电路设计与实现[J]. 葛川,李朋志,徐立松,李佩玥. 国外电子测量技术. 2015(06)
[6]重庆市主城环境空气中二氧化氮污染浅析[J]. 刘姣姣,宋丹,刘兰玉,李灵. 四川环境. 2014(05)
[7]分层土壤电阻率在线监测系统研制[J]. 郭在华,朱泽伟,邢天放,覃彬全,吴广宁. 仪器仪表学报. 2014(06)
[8]一种蓝牙基带芯片实现的系统架构[J]. 胡延朋. 现代电子技术. 2010(24)
[9]用于低功耗、非刚性平面应用的柔性AMOLED器件[J]. Mike Hack,Julie J.Brown,孙海涛. 现代显示. 2010(12)
[10]确保更精确的高电阻测量[J]. Dale Cigoy. 国外电子测量技术. 2010(08)
硕士论文
[1]基于低功耗蓝牙的语音传输系统的设计与实现[D]. 朱世林.东南大学 2017
[2]基于ARM的微小型空气检测设备的实现[D]. 王智.大连理工大学 2016
[3]中国大范围雾霾期间空气污染空间分布特征研究[D]. 张文.西北师范大学 2015
[4]基于Android/Arduino平台的智能蓝牙引路系统的设计与实现[D]. 汪婉君.西安电子科技大学 2014
[5]蓝牙基带协议及应用模块的分析与研究[D]. 卫耀辉.郑州大学 2002
本文编号：3211591
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题的背景以及意义
1.2 国内外现状及发展
1.3 系统平台的硬件选择
1.4 精确电阻测量的发展
1.5 论文的整体安排
2 环境检测仪的硬件设计及原理
2.1 硬件组成及原理
2.2 MCU的选择及其外围电路的搭建
2.2.1 MCU的选择
2.2.2 STM32芯片搭建的最小系统
2.2.3 STM32最小系统电路搭建
2.3 阻压转换电路和电阻匹配电路
2.4 电压放大电路
2.5 显示模块与通信模块
2.6 环境检测仪结构设计
2.7 本章小结
3 精确电阻测量方法
3.1 双斜率ADC原理
3.2 精确电阻测量电路原理
3.3 电阻测量分辨率
3.4 由积分器输入杂散项引起的模拟误差补偿
3.5 本章小结
4 检测仪的数据处理及精确电阻测量电路搭建
4.1 软件设计功能
4.2 检测仪工作流程
4.3 显示模块软件设计
4.4 数据采集滤波处理
4.5 精确电阻测量电路设计
4.5.1 共模输入引起的其余模拟误差
4.5.2 积分器输入修正
4.5.3 仿真电路搭建
4.6 本章小结
5 实验结果
5.1 空气检测仪测试结果
5.1.1 显示模块测试
5.1.2 蓝牙功能的测试
5.1.3 电路板功能测试
5.1.4 气体检测仪功能测试
5.2 精确电阻测量电路的仿真
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
附录A 气体检测仪第三方报告
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]14位Single-slope ADC行为级建模与仿真[J]. 王玉娇,黄静,孙玲,韩笑,邓洪海. 现代电子技术. 2018(16)
[2]二氧化氮致呼吸系统损伤的研究进展[J]. 陈纪元,徐桂华,高笑宇,孙德俊. 内蒙古医学杂志. 2018(02)
[3]恒流源标准电阻法测量直流电阻箱电阻示值的不确定度分析[J]. 李颂扬. 轻工标准与质量. 2016(02)
[4]2005～2013年中国地区对流层二氧化氮分布及变化趋势[J]. 高晋徽,朱彬,王言哲,康汉青. 中国环境科学. 2015(08)
[5]电阻应变式位移传感器电路设计与实现[J]. 葛川,李朋志,徐立松,李佩玥. 国外电子测量技术. 2015(06)
[6]重庆市主城环境空气中二氧化氮污染浅析[J]. 刘姣姣,宋丹,刘兰玉,李灵. 四川环境. 2014(05)
[7]分层土壤电阻率在线监测系统研制[J]. 郭在华,朱泽伟,邢天放,覃彬全,吴广宁. 仪器仪表学报. 2014(06)
[8]一种蓝牙基带芯片实现的系统架构[J]. 胡延朋. 现代电子技术. 2010(24)
[9]用于低功耗、非刚性平面应用的柔性AMOLED器件[J]. Mike Hack,Julie J.Brown,孙海涛. 现代显示. 2010(12)
[10]确保更精确的高电阻测量[J]. Dale Cigoy. 国外电子测量技术. 2010(08)
硕士论文
[1]基于低功耗蓝牙的语音传输系统的设计与实现[D]. 朱世林.东南大学 2017
[2]基于ARM的微小型空气检测设备的实现[D]. 王智.大连理工大学 2016
[3]中国大范围雾霾期间空气污染空间分布特征研究[D]. 张文.西北师范大学 2015
[4]基于Android/Arduino平台的智能蓝牙引路系统的设计与实现[D]. 汪婉君.西安电子科技大学 2014
[5]蓝牙基带协议及应用模块的分析与研究[D]. 卫耀辉.郑州大学 2002
本文编号：3211591
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huanjinggongchenglunwen/3211591.html
