微型红外气体检测仪的研制

发布时间：2017-03-29 08:20

  本文关键词：微型红外气体检测仪的研制，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 随着世界各国大力发展石油天然气工业以及煤炭工业,与甲烷泄漏相关的事故日益增加。这使得探测甲烷和燃油在工业区和居民区的管道中泄漏以及甲烷气体在矿井中的积累成为我们所面临的一个重要问题。经过详尽的调研我们发现目前国内矿井中用于甲烷探测的设备比较落后,使得这些设备探测范围小,反应时间慢,且目前的检查设备由于体积大、成本高、需要经常校准,不能够满足人们在日常生活中对一些有害气体检测的需求。急需研制集成化、小型化、免维护的新型光学气体监测设备,增强人们的安全监测能力。 针对上述需求,本论文基于红外光谱吸收原理,设计了一种红外气体检测系统。该检测系统将红外辐射强度转化为电压信号,实现了气体浓度的测量。 本论文重点介绍了红外探测系统的总体设计思想、气室的光路仿真和设计以及检测系统的软、硬件设计,对如何应用高集成度混合型芯片作微控制器,来完成多路数据的采集、处理判断、数据的显示和传输等一系列功能作了重点的分析和阐述,并对红外探测的气室光路结构、温度等外界环境因素的影响等做了详细的阐述。微控制器的应用使整个系统很简单地通过一个单片机就控制起来,从而使整个系统功耗大大降低、体积微型化。而针对目前大多数设备不具备数据传输方式这一特性,文章也对满足不同环境场所的数据传输方式进行了介绍,针对CAN总线数据传输方式作了阐述。 本论文还针对气体检测系统的防护措施进行了较详细的介绍,重点介绍了电器设备的防爆原理、技术要求、防爆措施等,介绍了与本设计有关的防尘、防水等防护方面的内容。
【关键词】：红外吸收光谱 红外探测器 CAN总线 气室 ZEMAX
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TD712.55
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 引言9
• 1.2 研究的目的和意义9-10
• 1.3 国内外研究现状10-13
• 1.4 主要研究内容13-15
• 第二章 气体浓度红外监测理论基础15-27
• 2.1 气体浓度红外监测的基本原理15-22
• 2.1.1 双原子分子的红外吸收频率16-20
• 2.1.2 多原子分子的红外吸收频率20-22
• 2.1.3 特征红外吸收波长22
• 2.2 红外传感器工作原理22-25
• 2.2.1 Lambert-Beer 定律22-24
• 2.2.2 红外吸收原理优点分析24-25
• 2.3 非色散红外吸收气体浓度监测技术25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 红外吸收型气体传感器的设计27-40
• 3.1 概述27
• 3.2 红外光源27-29
• 3.3 红外探测器的选型29-31
• 3.4 热电红外探测器的原理以及红外探测器的温度影响31-33
• 3.4.1 热电红外气体探测器的原理31
• 3.4.2 温度对测量的影响31-33
• 3.4.3 测量中的温度补偿技术33
• 3.5 双通道双补偿原理的探测器设计思想和方法33-39
• 3.5.1 双通道补偿原理33-36
• 3.5.2 光路气室结构的设计36-37
• 3.5.3 ZEMAX 仿真37-38
• 3.5.4 气室结构设计定型38-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第四章 红外吸收型气体检测系统设计与实现40-66
• 4.1 电源模块电路设计40-41
• 4.2 光源调制驱动电路设计41-42
• 4.3 信号调理电路42-43
• 4.4 微处理单元的选择43-52
• 4.5 数码显示驱动电路的设计52-56
• 4.6 CAN 总线传输设计56-61
• 4.6.1 CAN 总线的数据传输方式56-57
• 4.6.2 集成的CAN2.0B 控制器的应用57-58
• 4.6.3 应用单片机集成控制器设计时的几个特别的方面58-61
• 4.7 本质安全电路防爆设计61-63
• 4.8 印制电路板设计中的可靠性措施63-65
• 4.9 本章小结65-66
• 第五章 检测系统的防护66-75
• 5.1 概述66
• 5.2 防爆原理及措施66-72
• 5.2.1 防爆原理66
• 5.2.2 防爆措施66-69
• 5.2.3 技术要求69-72
• 5.3 针对传感检测系统的防尘、防潮、防腐蚀措施72-73
• 5.3.1 防尘措施72
• 5.3.2 防潮、防腐蚀措施72-73
• 5.4 外型结构设计73-74
• 5.5 本章小结74-75
• 第六章 系统初步标定75-78
• 6.1 概述75
• 6.2 实验样机75
• 6.3 标定实验75-77
• 6.4 本章小结77-78
• 总结与展望78-79
• 参考文献79-82
• 研究生期间发表的论文及取得的成果82-83
• 致谢83

【引证文献】

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本文编号：274042