非分光紅外線甲烷氣體檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、本論文研究了一種非分光紅外線甲烷氣體檢測(cè)系統(tǒng)。它具有體積小、防爆型好、使用壽命長(zhǎng)和精度高等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)甲烷氣體安檢，煤礦瓦斯超標(biāo)，大氣中有害氣體檢測(cè)和個(gè)人家庭中管道氣體泄漏等有關(guān)甲烷氣體濃度檢測(cè)的場(chǎng)合。 甲烷氣體作為一種化工原料和可燃?xì)怏w，在人們的生活工作環(huán)境中比較可見(jiàn)。目前，全世界各國(guó)都在大力發(fā)展石油天然氣工業(yè)以及煤炭工業(yè)，由此引起的與甲烷氣體有關(guān)的泄漏事故也日益增加。大氣溫室效應(yīng)的有害氣體中甲烷也是主要?dú)怏w之一。尾

2、氣排放量中的甲烷含量超標(biāo)問(wèn)題；家庭管道天然氣或煤氣的泄漏事故，這些都對(duì)人們工作和生活環(huán)境的安全產(chǎn)生了威脅。因此，甲烷的探測(cè)和由甲烷泄漏引發(fā)的問(wèn)題越來(lái)越受到人們的關(guān)注。目前國(guó)內(nèi)用于甲烷探測(cè)的設(shè)備普遍存在問(wèn)題，如設(shè)備探測(cè)范圍小，反應(yīng)時(shí)間慢，易老化中毒，需經(jīng)常人工校準(zhǔn)，而且大部分檢測(cè)儀表存在體積大、成本高、使用壽命短的缺點(diǎn)，不能夠滿足甲烷氣體檢測(cè)的需求。 產(chǎn)生于上世紀(jì)八十年代的DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)是一種新型的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。它可

3、以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成加減乘除運(yùn)算，比起一般用于檢測(cè)的MCU(微處理器)芯片，它具有運(yùn)算速度快，運(yùn)算能力強(qiáng)，存儲(chǔ)容量大等特點(diǎn)，已廣泛使用于信號(hào)處理，圖象處理，工業(yè)控制等領(lǐng)域。發(fā)展至今，已經(jīng)到達(dá)較為成熟的第四代產(chǎn)品。 本設(shè)計(jì)針對(duì)以上兩點(diǎn)采用紅外吸收原理，利用DSP芯片的強(qiáng)大數(shù)字信號(hào)處理能力，試圖實(shí)現(xiàn)一種具有高精度、無(wú)需經(jīng)常校準(zhǔn)、不易中毒老化的甲烷氣體檢測(cè)儀。論文中詳細(xì)闡述了紅外吸收原理，紅外甲烷氣體檢測(cè)的理論基礎(chǔ)，紅外甲烷氣體檢測(cè)

4、儀的結(jié)構(gòu)，軟件流程，分析了系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差，對(duì)DSP的特點(diǎn)、產(chǎn)品性能、發(fā)展方向和它的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)CCS作了介紹，對(duì)紅外光源驅(qū)動(dòng)的數(shù)控部件AVR單片機(jī)及其編譯軟件WinAVR和AVRStudio也做了簡(jiǎn)要敘述。 本論文重點(diǎn)介紹了紅外甲烷氣體探測(cè)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)思想；設(shè)計(jì)了利用ATmega64數(shù)控恒流源來(lái)驅(qū)動(dòng)紅外光源的方案，探討了系統(tǒng)微弱信號(hào)的檢測(cè)，采用差分吸收的方式對(duì)探測(cè)器的信號(hào)進(jìn)行放大；通過(guò)常用濾波算法的比較提出采用FIR數(shù)字濾波提