便携式多气体浓度检测仪设计

发布时间：2017-08-18 11:32

  本文关键词：便携式多气体浓度检测仪设计

  更多相关文章： 气体检测 气体传感器 信号调理 多参数

【摘要】：现阶段,人类生活和生产活动中所使用的能源仍以化石能源为主。化石能源在生产和消耗过程中会产生大量气体,人类生活或工作环境中气体成份越来越复杂,随着有毒有害气体的积累,很容易造成安全隐患。受郑州某气体检测公司所托,针对环境中多种气体浓度检测,本课题设计出一种能同时检测甲烷、氧气、硫化氢和一氧化碳四种气体浓度参数的便携式气体检测仪器,能够实时显示气体浓度值,并能根据预设定报警阈值发出报警信号。根据仪器的设计指标和气体检测方法的利弊,本课题选择电化学式和催化燃烧式两类气体传感器组合方案。研究并设计了四种气体传感器输出信号的信号调理电路,采用基于ARM Cortex-M3内核的STM32微控制器作为主控芯片,片上外设ADC作为模拟信号采集的AD转换器,设计了三个按键和LCD显示屏作为人机交互模块,LED、蜂鸣器和震动马达作为报警电路模块等,由AD6.9完成系统原理图的编辑和PCB的绘制。在软件设计方面,本课题基于MDK集成开发环境和STM32标准外设库完成系统应用编程,实现了系统在数据采集与处理、人机交互、报警、标定程序等方面的功能。采用模块化思想编程,便于后期的调试与修正。在数据采集与处理软件设计中加上数字滤波算法,提高了软件抗干扰能力和稳定性。在现有的实验条件下,完成对本系统的标定与测试工作,测试结果表明系统在量程、误差、报警等各种性能指标均能满足设计要求。最后本文指出了系统目前存在的不足,并指明了进一步完善系统的研究方向。
【关键词】：气体检测 气体传感器 信号调理 多参数
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X851;TP212
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题研究背景9-10
• 1.2 国内外气体检测仪器发展现状10-12
• 1.3 课题主要研究内容12-14
• 第2章 气体传感器的工作原理14-23
• 2.1 常用气体传感器分类14-16
• 2.2 氧气传感器16-17
• 2.3 一氧化碳气体传感器17-19
• 2.4 硫化氢电化学传感器19-20
• 2.5 甲烷催化燃烧式传感器20-22
• 2.6 本章小结22-23
• 第3章 便携式多气体浓度检测仪总体设计23-28
• 3.1 气体检测仪概述23-24
• 3.2 便携式气体检测仪设计要求24-26
• 3.3 气体传感器选型26-27
• 3.4 本章小结27-28
• 第4章 气体检测仪的硬件系统设计28-41
• 4.1 硬件系统总体框图28-29
• 4.2 STM32微控制器模块设计29-32
• 4.2.1 ARM Cortex-M3内核29
• 4.2.2 STM32微控制器功能特点29-31
• 4.2.3 STM32最小系统设计31-32
• 4.3 传感器信号调理电路设计32-35
• 4.3.1 硫化氢和一氧化碳传感器信号调理电路32-34
• 4.3.2 氧气传感器信号调理电路34
• 4.3.3 甲烷传感器信号调理电路34-35
• 4.4 AD采集模块介绍35-37
• 4.5 液晶显示电路37-38
• 4.6 声光报警电路设计38
• 4.7 供电电路设计38-40
• 4.8 本章小结40-41
• 第5章 系统软件设计41-56
• 5.1 系统软件平台概述41-43
• 5.1.1 STM32标准外设库简介41-42
• 5.1.2 RealView MDK集成开发环境简介42-43
• 5.2 系统软件主流程图43-44
• 5.3 数据采集及处理模块44-47
• 5.4 按键程序设计47-48
• 5.5 LCD显示程序48-50
• 5.6 标定程序设计50-54
• 5.6.1 标定流程50-52
• 5.6.2 标定算法设计52-54
• 5.7 数据存储程序设计54-55
• 5.8 本章小结55-56
• 第6章 结果分析56-60
• 6.1 硬件设计结果56-57
• 6.2 测试结果57-59
• 6.3 本章小结59-60
• 第7章 总结与展望60-62
• 7.1 总结60-61
• 7.2 展望61-62
• 参考文献62-64
• 个人简历64-65
• 致谢65

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 黄楠韬;;几种重要的气体传感器的特性分析[J];华北科技学院学报;2009年03期

2 丁宝桐;;日松下电气改进气体传感器的灵敏度[J];无机盐工业;1983年03期

3 胡奇伟;日本气体传感器研究新进展及对我国发展该领域的建议[J];郑州轻工业学院学报;1994年S1期

4 李幸俊，，张伟东，邵良彬;论矿用气体传感器[J];郑州轻工业学院学报;1994年S1期

5 董先明;张淑婷;罗颖;陈开平;;聚吡咯在气体传感器中的应用[J];材料导报;2007年01期

6 ;美国加州安装温室气体传感器塔[J];环境保护与循环经济;2007年06期

7 李佳言;张金龙;林秋丰;曾全佑;傅龙明;;使用三氧化钨薄膜之苯气体传感器[J];功能材料与器件学报;2008年02期

8 张洪宪;;光纤气体传感器系统的设计[J];重庆科技学院学报(自然科学版);2008年03期

9 王红勤;杨修春;蒋丹宇;;电阻型半导体气体传感器的概况[J];陶瓷学报;2011年04期

10 ;我国在纳米结构气体传感器研究方面取得新进展[J];功能材料信息;2012年01期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 党恒耀;赵进宣;郭兴敏;;气体传感器在工业中的应用[A];2010年全国冶金物理化学学术会议专辑（下册）[C];2010年

2 万吉高;黎鼎鑫;王锦芬;黎淑萍;秦国义;庄滇湘;;贵金属在气体传感器中的应用[A];中国有色金属学会第三届学术会议论文集——科学技术论文部分[C];1997年

3 孟丽娜;邱成军;左霞;;硅基微结构酞菁锌薄膜气体传感器[A];中国传感器产业发展论坛暨东北MEMS研发联合体研讨会论文集[C];2004年

4 魏广芬;唐祯安;陈正豪;余隽;王立鼎;;微气体传感器的稳定性测试研究[A];中国微米、纳米技术第七届学术会年会论文集（二）[C];2005年

5 曹廷炳;薛面起;;无溶液聚合法制备聚噻吩膜及其在气体传感器方面的应用[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集（上册）[C];2007年

6 刘志军;;矿用气体传感器校验装置[A];中国计量协会冶金分会2009年年会论文集[C];2009年

7 王天荣;张洪泉;;α-Fe_2O_3气体传感器的可靠性分配[A];第六届全国气湿敏传感器技术学术交流会论文集[C];2000年

8 张立春;徐开来;吕弋;侯贤灯;;基于微纳米材料的催化发光气体传感器[A];第十六届全国分子光谱学学术会议论文集[C];2010年

9 罗兰;吕弋;;测定挥发性有机污染物的化学发光气体传感器研究[A];四川省第十一次环境监测学术交流会论文集[C];2010年

10 漆奇;王宪辉;;新型气体传感器与分析设备[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第7分册）[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前6条

1 于柏林邋张兆军;气体传感器技术研究获突破[N];科技日报;2007年

2 记者 常丽君;智能气体传感器探测化学药品更灵敏[N];科技日报;2012年

3 柏林;我掌握电化学气体传感器核心技术[N];中国化工报;2007年

4 高辰;物联天下 传感先行[N];人民邮电;2013年

5 本报记者 诸玲珍;物联天下 传感先行[N];中国电子报;2010年

6 何彪;美研制人形船用灭火机器人[N];中国国防报;2012年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 朱存光;TDLAS谱线畸变产生机理与校正技术研究[D];山东大学;2015年

2 周泳;基于MWCNTs和RGO的电阻式气体传感器的基础研究[D];电子科技大学;2014年

3 冯昌浩;基于一维金属氧化物纳米材料气敏特性的研究[D];吉林大学;2016年

4 朱玲辉;基于金属氧化物和金属硫化物纳米材料的气体传感器研究[D];吉林大学;2016年

5 胡小龙;基于分等级结构氧化铟材料的NO_2气体传感器研究[D];吉林大学;2016年

6 解涛;有机薄膜晶体管的制备及其气敏性能的研究[D];电子科技大学;2016年

7 陈月皎;微纳结构金属氧化物半导体气体传感器的制备及性能研究[D];湖南大学;2015年

8 刘丽;硅基微结构气体传感器的研制[D];吉林大学;2008年

9 魏广芬;基于微热板式气体传感器的混合气体检测及分析[D];大连理工大学;2006年

10 刘艳丽;低维半导体氧化物的合成及气体传感器的研制[D];湖南大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张雁鹏;矿用气体传感器智能调校系统[D];太原理工大学;2013年

2 方兴;高灵敏度谐振式红外光声气体传感器[D];复旦大学;2012年

3 冯博;气体传感器无人值守校验及排风系统的研制[D];太原理工大学;2013年

4 聂玉鑫;基于氧化锌纳米线阵列的自供电主动式气体传感器的研究[D];东北大学;2014年

5 吴莲莲;复合氧化物NO_2气体传感器的制备及性能研究[D];华东师范大学;2016年

6 王琛;基于NiO纳米材料的气体传感器研究[D];吉林大学;2016年

7 李鑫;一维氧化铁/氧化锡纳米线的静电纺丝法制备及其气敏特性研究[D];吉林大学;2016年

8 林颖;基于掺杂、表面修饰及材料复合等方法提高气体传感器气敏性能的研究[D];吉林大学;2016年

9 刘e

本文编号：694355