恶臭气体检测系统优化方法与技术研究
发布时间：2021-04-28 22:27
随着经济的发展,人类赖以生存的环境日益遭受着摧残,环境的破坏给人类健康造成了很大的伤害,恶臭气体污染就是其中一项。恶臭气体污染广泛存在于工业、农业以及城市建设中,我国由于恶臭研究起步比较晚,检测技术与世界先进国家相比还有一定的差距。随着以人为本的思想深入人心,研制一套快速精确有效的恶臭气体检测系统刻不容缓。本课题采用了一种以传感器阵列为基础的复合恶臭检测系统,系统分为三大块,分别是上位机系统、中位机系统以及下位机系统,上位机系统以工业控制计算机为载体,编程语言是图形化语言LabVIEW;中位机以及下位机系统均是以嵌入式单片机为核心,配置上相应的硬件电路。下位机负责采集数据,采集完毕传输到中位机系统,中位机经过初步的处理,然后上传至上位机系统再做更深的处理,通过上位机的处理来得出恶臭气体的恶臭浓度。本论文主要完成的内容有:1、对气路的结构进行了优化,在气路部分加入了预处理模块和由之前的泵吸式改为泵吹式;2、对金属氧化物传感器的调零电路进行了优化,解决了其存在的温度漂移与长期漂移;3、中位机以及下位机中的单片机程序进行了重新编译,与旧程序相比,新的C语言程序变得简洁且可读性高,程序执行过程...
【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 恶臭气体污染概述
1.2.1 恶臭气体的污染来源
1.2.2 恶臭气体的分类
1.2.3 恶臭气体污染的影响
1.3 恶臭的检测方法及国内外研究现状
1.3.1 嗅觉测定法
1.3.2 成分浓度分析法
1.4 论文研究内容及难点
1.5 本章小结
第二章 恶臭检测系统整体设计
2.1 系统构成
2.2 传感器阵列的选择及其原理
2.2.1 传感器的相关知识
2.2.2 恶臭气体传感器的研究及阵列选择
2.2.3 金属氧化物传感器的原理
2.2.4 电化学传感器的原理
2.2.5 PID传感器的原理
2.3 采样池及气路结构设计的优化
2.3.1 采样池
2.3.2 气路结构设计的优化
2.4 配气仪器的优化
2.5 本章小结
第三章 恶臭系统的上位机设计
3.1 编程语言
3.2 上位机软件功能模块
3.2.1 初始化模块
3.2.2 测量模块
3.2.3 定标模块
3.2.4 辅助模块
3.3 通信接口、方式与协议
3.4 信号分析与处理
3.4.1 噪声干扰与数据滤波
3.4.2 滞后现象
3.4.3 移位回归算法
3.5 本章小结
第四章 中位机电路与软件优化
4.1 中位机简介
4.2 中位机电路
4.2.1 单片机电路
4.2.2 气路驱动电路
4.2.3 通讯电路
4.2.4 电源滤波电路
4.3 中位机软件优化
4.3.1 总线检测的优化
4.3.2 上中位机之间协议与优化
4.3.3 中下位机之间协议与优化
4.4 本章小结
第五章 下位机电路与软件优化
5.1 芯片选型与核心电路
5.1.1 芯片选择
5.1.2 系统核心电路
5.2 传感器电路与调零电路优化
5.2.1 金属氧化物传感器电路
5.2.2 电化学传感器电路
5.2.3 PID传感器电路
5.2.4 调零电路优化
5.3 下位机软件优化
5.3.1 数据采集流程
5.3.2 增益调整软件优化
5.3.3 数字滤波
5.4 本章小结
第六章 实验结果分析
6.1 背景气体的优化
6.2 重复性实验与最低检测限
6.2.1 单质气体的重复性试验与最低检测限
6.2.2 混合气体的重复性试验与最低检测限
6.3 线性实验
6.3.1 单质气体的线性实验
6.3.2 混合气体的线性实验
6.4 气体流速对检测的影响实验分析
6.5 本章小结
第七章 结论
参考文献
攻读学位期间所取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]低温等离子体及其在废气处理中的应用[J]. 何慧,潘依依,方明中. 资源节约与环保. 2015(12)
[2]食品中甲醛的检测方法[J]. 邵仕萍,相大鹏,韦晓群,刘青. 职业与健康. 2014(22)
[3]恶臭污染及测试方法[J]. 李洁,刘继兴,翟殿清,郑浩. 北方环境. 2012(03)
[4]农村恶臭污染源分析及环境影响探讨[J]. 王小妹,黄娴,李友鹏,潘峰,仝纪龙. 农业环境与发展. 2012(01)
[5]工业园区TVOC和恶臭的电子鼻检测技术研究[J]. 田秀英,蔡强,叶朝霞,郭威,卢岩文,张永明. 环境科学. 2011(12)
[6]气体传感器的动态高精度测试系统设计[J]. 崔远慧,唐祯安,余隽,张双岩. 仪器仪表学报. 2010(10)
[7]低压集中器系统的研究与设计[J]. 范羽. 装备制造技术. 2010(08)
[8]恶臭的测定[J]. 王亘,邹克华,赵晶晶,李昌建. 环境科学与管理. 2009(09)
[9]污水、污泥处理过程中恶臭控制技术[J]. 范运湘,侯书林. 城镇供水. 2008(06)
[10]多节点大容量FPGA系统的远程升级方法[J]. 张鑫,牟卫华. 单片机与嵌入式系统应用. 2008(09)
博士论文
[1]SiGe HBT器件及其在LNA电路中的应用研究[D]. 张滨.西安电子科技大学 2013
[2]内置式微波无极紫外灯处理气态污染物的研究[D]. 孙晓.复旦大学 2011
[3]电子鼻：传感器阵列、系统及应用研究[D]. 张覃轶.华中科技大学 2005
硕士论文
[1]基于AVR单片机的智能恒电位仪的设计与实现[D]. 郑耀汉.中国海洋大学 2014
[2]恶臭气体的检测方法与技术研究[D]. 张文强.河北工业大学 2014
[3]汽车移动物联网通信平台的研究[D]. 吴斌.华南理工大学 2013
[4]经穴磁刺激系统及诱发脑电特征研究[D]. 许伟伟.山西大学 2013
[5]基于人工嗅觉的香油精快速检测仪器创新设计[D]. 董猛.河北大学 2012
[6]分布式锂电池化成检测远程控制管理系统的设计与实现[D]. 郭蕾.电子科技大学 2012
[7]无纸记录仪的软件系统设计与实现[D]. 童树卫.安徽大学 2011
[8]多接口电磁铁电源的研制[D]. 张占营.吉林大学 2010
[9]恶臭评估体系新技术研究[D]. 张继光.中国石油大学 2009
[10]TFT-LCD点缺陷的分析与研究[D]. 马宝平.苏州大学 2009
本文编号：3166284
【文章来源】：河北工业大学天津市 211工程院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 恶臭气体污染概述
1.2.1 恶臭气体的污染来源
1.2.2 恶臭气体的分类
1.2.3 恶臭气体污染的影响
1.3 恶臭的检测方法及国内外研究现状
1.3.1 嗅觉测定法
1.3.2 成分浓度分析法
1.4 论文研究内容及难点
1.5 本章小结
第二章 恶臭检测系统整体设计
2.1 系统构成
2.2 传感器阵列的选择及其原理
2.2.1 传感器的相关知识
2.2.2 恶臭气体传感器的研究及阵列选择
2.2.3 金属氧化物传感器的原理
2.2.4 电化学传感器的原理
2.2.5 PID传感器的原理
2.3 采样池及气路结构设计的优化
2.3.1 采样池
2.3.2 气路结构设计的优化
2.4 配气仪器的优化
2.5 本章小结
第三章 恶臭系统的上位机设计
3.1 编程语言
3.2 上位机软件功能模块
3.2.1 初始化模块
3.2.2 测量模块
3.2.3 定标模块
3.2.4 辅助模块
3.3 通信接口、方式与协议
3.4 信号分析与处理
3.4.1 噪声干扰与数据滤波
3.4.2 滞后现象
3.4.3 移位回归算法
3.5 本章小结
第四章 中位机电路与软件优化
4.1 中位机简介
4.2 中位机电路
4.2.1 单片机电路
4.2.2 气路驱动电路
4.2.3 通讯电路
4.2.4 电源滤波电路
4.3 中位机软件优化
4.3.1 总线检测的优化
4.3.2 上中位机之间协议与优化
4.3.3 中下位机之间协议与优化
4.4 本章小结
第五章 下位机电路与软件优化
5.1 芯片选型与核心电路
5.1.1 芯片选择
5.1.2 系统核心电路
5.2 传感器电路与调零电路优化
5.2.1 金属氧化物传感器电路
5.2.2 电化学传感器电路
5.2.3 PID传感器电路
5.2.4 调零电路优化
5.3 下位机软件优化
5.3.1 数据采集流程
5.3.2 增益调整软件优化
5.3.3 数字滤波
5.4 本章小结
第六章 实验结果分析
6.1 背景气体的优化
6.2 重复性实验与最低检测限
6.2.1 单质气体的重复性试验与最低检测限
6.2.2 混合气体的重复性试验与最低检测限
6.3 线性实验
6.3.1 单质气体的线性实验
6.3.2 混合气体的线性实验
6.4 气体流速对检测的影响实验分析
6.5 本章小结
第七章 结论
参考文献
攻读学位期间所取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]低温等离子体及其在废气处理中的应用[J]. 何慧,潘依依,方明中. 资源节约与环保. 2015(12)
[2]食品中甲醛的检测方法[J]. 邵仕萍,相大鹏,韦晓群,刘青. 职业与健康. 2014(22)
[3]恶臭污染及测试方法[J]. 李洁,刘继兴,翟殿清,郑浩. 北方环境. 2012(03)
[4]农村恶臭污染源分析及环境影响探讨[J]. 王小妹,黄娴,李友鹏,潘峰,仝纪龙. 农业环境与发展. 2012(01)
[5]工业园区TVOC和恶臭的电子鼻检测技术研究[J]. 田秀英,蔡强,叶朝霞,郭威,卢岩文,张永明. 环境科学. 2011(12)
[6]气体传感器的动态高精度测试系统设计[J]. 崔远慧,唐祯安,余隽,张双岩. 仪器仪表学报. 2010(10)
[7]低压集中器系统的研究与设计[J]. 范羽. 装备制造技术. 2010(08)
[8]恶臭的测定[J]. 王亘,邹克华,赵晶晶,李昌建. 环境科学与管理. 2009(09)
[9]污水、污泥处理过程中恶臭控制技术[J]. 范运湘,侯书林. 城镇供水. 2008(06)
[10]多节点大容量FPGA系统的远程升级方法[J]. 张鑫,牟卫华. 单片机与嵌入式系统应用. 2008(09)
博士论文
[1]SiGe HBT器件及其在LNA电路中的应用研究[D]. 张滨.西安电子科技大学 2013
[2]内置式微波无极紫外灯处理气态污染物的研究[D]. 孙晓.复旦大学 2011
[3]电子鼻：传感器阵列、系统及应用研究[D]. 张覃轶.华中科技大学 2005
硕士论文
[1]基于AVR单片机的智能恒电位仪的设计与实现[D]. 郑耀汉.中国海洋大学 2014
[2]恶臭气体的检测方法与技术研究[D]. 张文强.河北工业大学 2014
[3]汽车移动物联网通信平台的研究[D]. 吴斌.华南理工大学 2013
[4]经穴磁刺激系统及诱发脑电特征研究[D]. 许伟伟.山西大学 2013
[5]基于人工嗅觉的香油精快速检测仪器创新设计[D]. 董猛.河北大学 2012
[6]分布式锂电池化成检测远程控制管理系统的设计与实现[D]. 郭蕾.电子科技大学 2012
[7]无纸记录仪的软件系统设计与实现[D]. 童树卫.安徽大学 2011
[8]多接口电磁铁电源的研制[D]. 张占营.吉林大学 2010
[9]恶臭评估体系新技术研究[D]. 张继光.中国石油大学 2009
[10]TFT-LCD点缺陷的分析与研究[D]. 马宝平.苏州大学 2009
本文编号：3166284
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