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光学数字一体式甲烷检定器研发

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 21:14:05
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光学数字一体式甲烷检定器研发【摘要】:煤矿自然灾害较多,每个矿井都有发生冒顶、瓦斯爆炸的危险,一定数量的矿井还存在有煤与瓦斯突出的威胁。本文介绍了瓦斯的基本性质,瓦斯检测的现实意义

【摘要】: 煤矿自然灾害较多,每个矿井都有发生冒顶、瓦斯爆炸的危险,一定数量的矿井还存在有煤与瓦斯突出的威胁。本文介绍了瓦斯的基本性质,瓦斯检测的现实意义,传统瓦斯检测方法介绍,催化瓦斯检测的基本原理,并主要介绍了本新型智能瓦斯检测仪的设计方法。 本文采用光电传感检测技术,高精度分光技术,结合光数一体化检测方案,形成甲烷气体浓度的智能化测量装置,并带有基于串口的检测数据分析管理软件设计,可生产成便携式仪器,亦可作为计算机外围集成器件,实现在线同步监测。系统采用光电互补测量的设计方案,集光—数于一体,LED光源,能读光谱,又能直接数字显示,同时具备数据记忆,超限声光智能报警,内设温度传感器,温度、气压变化软件自动补偿,检测精度高,抗干扰强,稳定性好,在数字电路模块中还增添了多项人性化的仪器设计理念,可扩展,接口方便。弥补了传统光干涉甲烷检测仪只能读光谱,读数不方便,人为误差大的缺陷,实现了光学和电学,软件和硬件的有机结合。整个系统装置结构紧凑、操作灵活,特别适用于现场甲烷浓度检测。 【关键词】:光电传感器 光干涉 甲烷 智能化 可编程
【学位授予单位】:湖南科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TD712
【目录】:
  • 摘要5-6
  • ABSTRACT6-9
  • 第一章 绪论9-16
  • 1.1 课题的提出及研究意义9-11
  • 1.1.1 引言9
  • 1.1.2 甲烷气体概论9-10
  • 1.1.3 甲烷浓度检测简介10-11
  • 1.2 光干涉甲烷检测仪和其他类型甲烷检测仪的比较11-13
  • 1.2.1 测量范围和精度12
  • 1.2.2 外界环境因素的影响12-13
  • 1.3 本仪器设计指标及功能13-15
  • 1.3.1 传统目测式光干涉甲烷检测器的不足13
  • 1.3.2 本仪器主要技术指标13-14
  • 1.3.3 主要集成功能和特点创新14-15
  • 1.4 本章小结15-16
  • 第二章 仪器整体分析与研究16-39
  • 2.1 引言16-17
  • 2.2 新型智能甲烷检测仪整体分析17-18
  • 2.3 光学基础知识18-28
  • 2.3.1 电光源基础知识18-21
  • 2.3.2 激光光源21-25
  • 2.3.3 LED光源25-28
  • 2.4 光路改进分析28-33
  • 2.4.1 光的透射28
  • 2.4.2 光的反射28-29
  • 2.4.3 光的干涉29-30
  • 2.4.4 分光棱镜的采用30-33
  • 2.5 电源改进分析33-38
  • 2.5.1 升压电路33-36
  • 2.5.2 恒流源电路36-38
  • 2.6 本章小结38-39
  • 第三章 CCD应用及驱动电路设计39-47
  • 3.1 CCD应用技术简介39-43
  • 3.1.1 CCD器件的主要特性参数39-41
  • 3.1.2 各国CCD发展现状41-42
  • 3.1.3 CCD发展趋势42
  • 3.1.4 CCD应用42-43
  • 3.2 典型CCD光学系统43-44
  • 3.2.1 焦点、焦平面43-44
  • 3.2.2 主点、主平面44
  • 3.2.3 光学系统中光栅的作用44
  • 3.3 CCD驱动设计44-46
  • 3.3.1 可编程逻辑器件设计方法44-45
  • 3.3.2 CCD驱动电路的时序要求45-46
  • 3.4 本章小节46-47
  • 第四章 单片机智能电路设计47-60
  • 4.1 单片机应用综述47-49
  • 4.1.1 单片机历史及其应用领域47-48
  • 4.1.2 单片机常用芯片选型简介48-49
  • 4.2 CCD输出信号前置处理49-51
  • 4.2.1 CCD输出信号(OS)前置放大电路49-50
  • 4.2.2 CCD输出信号滤波电路50-51
  • 4.3 单片机数据采集方法51-55
  • 4.4 单片机控制接口电路55-59
  • 4.4.1 RS232接口电路55
  • 4.4.2 RS485接口电路55-56
  • 4.4.3 EEPROM电路56
  • 4.4.4 实时时钟电路56-57
  • 4.4.5 温度传感器电路57
  • 4.4.6 12864液晶接口电路57-58
  • 4.4.7 USB接口电路58
  • 4.4.8 蜂鸣器电路58-59
  • 4.5 本章小节59-60
  • 第五章 软件设计与仪器整体集成60-97
  • 5.1 CCD驱动时序的VHDL实现60-61
  • 5.2 驱动电路时序仿真与实验测试61-63
  • 5.3 检测软件功能模块组成63-82
  • 5.3.1 检测流程分析63-64
  • 5.3.2 检测程序C语言实现64-82
  • 5.4 上位机数据管理分析软件实现82-93
  • 5.4.1 Visual Basic编程语言82-83
  • 5.4.2 通信控件MSComm使用83-84
  • 5.4.3 上位机软件实现84-93
  • 5.5 仪器整体集成93-96
  • 5.6 本章小节96-97
  • 第六章 总结与展望97-99
  • 6.1 研究成果总结97-98
  • 6.2 进一步的展望98-99
  • 参考文献99-101
  • 攻读学位期间发表的学术论文及参与的科研项目101-102
  • 致谢102-103
  • 附录103-104


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