非分光紅外線甲烷氣體檢測儀的設計與實現(xiàn).pdf

1、本論文研究了一種非分光紅外線甲烷氣體檢測系統(tǒng)。它具有體積小、防爆型好、使用壽命長和精度高等特點，可廣泛應用于工業(yè)甲烷氣體安檢，煤礦瓦斯超標，大氣中有害氣體檢測和個人家庭中管道氣體泄漏等有關甲烷氣體濃度檢測的場合。 甲烷氣體作為一種化工原料和可燃氣體，在人們的生活工作環(huán)境中比較可見。目前，全世界各國都在大力發(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的泄漏事故也日益增加。大氣溫室效應的有害氣體中甲烷也是主要氣體之一。尾

2、氣排放量中的甲烷含量超標問題；家庭管道天然氣或煤氣的泄漏事故，這些都對人們工作和生活環(huán)境的安全產(chǎn)生了威脅。因此，甲烷的探測和由甲烷泄漏引發(fā)的問題越來越受到人們的關注。目前國內用于甲烷探測的設備普遍存在問題，如設備探測范圍小，反應時間慢，易老化中毒，需經(jīng)常人工校準，而且大部分檢測儀表存在體積大、成本高、使用壽命短的缺點，不能夠滿足甲烷氣體檢測的需求。 產(chǎn)生于上世紀八十年代的DSP(數(shù)字信號處理器)是一種新型的數(shù)字信號處理技術。它可

3、以在一個時鐘周期內完成加減乘除運算，比起一般用于檢測的MCU(微處理器)芯片，它具有運算速度快，運算能力強，存儲容量大等特點，已廣泛使用于信號處理，圖象處理，工業(yè)控制等領域。發(fā)展至今，已經(jīng)到達較為成熟的第四代產(chǎn)品。 本設計針對以上兩點采用紅外吸收原理，利用DSP芯片的強大數(shù)字信號處理能力，試圖實現(xiàn)一種具有高精度、無需經(jīng)常校準、不易中毒老化的甲烷氣體檢測儀。論文中詳細闡述了紅外吸收原理，紅外甲烷氣體檢測的理論基礎，紅外甲烷氣體檢測

4、儀的結構，軟件流程，分析了系統(tǒng)產(chǎn)生的誤差，對DSP的特點、產(chǎn)品性能、發(fā)展方向和它的軟件開發(fā)平臺CCS作了介紹，對紅外光源驅動的數(shù)控部件AVR單片機及其編譯軟件WinAVR和AVRStudio也做了簡要敘述。 本論文重點介紹了紅外甲烷氣體探測系統(tǒng)的總體設計思想；設計了利用ATmega64數(shù)控恒流源來驅動紅外光源的方案，探討了系統(tǒng)微弱信號的檢測，采用差分吸收的方式對探測器的信號進行放大；通過常用濾波算法的比較提出采用FIR數(shù)字濾波提