基于三基色原理的微型毒氣檢測儀信號采集與處理系統(tǒng).pdf

1、環(huán)境污染監(jiān)測、現(xiàn)代高技術(shù)局部戰(zhàn)爭中生化武器的使用和恐怖組織可能發(fā)動的生化襲擊，對沙林(甲氟膦酸異丙酯)、梭曼(甲氟磷酸異乙酯)、光氣(氧氯化碳)等劇毒氣體的快速檢測提出了更高要求。而目前對沙林、梭曼、光氣等神經(jīng)性毒劑的常規(guī)測定方法測量時間較長，很難在現(xiàn)場使用，測試儀器笨重，操作復(fù)雜，難以滿足預(yù)防和控制突發(fā)事故的需要。此外，快速測量此類毒氣的方法毫無自動化可言，受主觀影響很大，檢測的速度和精度也難以保證。雖也出現(xiàn)了一些高端的儀器，但價格非

2、常昂貴。因此，研制一種高性價比的微型毒氣檢測儀就顯得非常必要。由于微型氣體檢測儀的操作者是現(xiàn)場人員，而非專業(yè)化工人員，為了能夠在較大的地域內(nèi)對毒氣進(jìn)行快速檢測，這就要求毒氣檢測儀必須具有響應(yīng)速度快、操作簡單、微型化、便攜式的特點。
　　 作者分析了國內(nèi)外的毒氣檢測現(xiàn)狀，提出將三基色原理應(yīng)用于毒氣檢測領(lǐng)域，設(shè)計了一種基于三基色原理的微型毒氣檢測儀。該儀器由CPLD提供CCD驅(qū)動及AD轉(zhuǎn)換控制時序，利用高精度的彩色CCD傳感器采集顏

3、色信息，實現(xiàn)了線陣CCD對面陣信息的采集。采集到的信息經(jīng)過微處理器ARM9處理后，將測量結(jié)果通過觸摸屏LCD顯示。其中光路結(jié)構(gòu)利用大芯徑光纖傳光，小芯徑光纖接收顏色信息，不但有效地簡化了光路結(jié)構(gòu)，縮小了儀器體積，而且實現(xiàn)了將二維矩形金屬卟啉傳感器陣列的顏色信息向一維線陣CCD檢出的轉(zhuǎn)化。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)用EPM7128設(shè)計了彩色CCD的驅(qū)動時序、AD轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)存儲控制時序，實現(xiàn)了CCD驅(qū)動及AD轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確同步。設(shè)計了基于ARM9的嵌入式系

4、統(tǒng)硬件電路，包括電源及系統(tǒng)復(fù)位電路，驅(qū)動控制電路以及USB、UART、LCD等外設(shè)接口電路。實驗表明該設(shè)計實現(xiàn)了微型毒氣檢測儀的信號采集、處理一體化的設(shè)計目標(biāo)。
　　 論文共分為六章，第一章介紹了毒氣監(jiān)測儀的國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。第二章提出了基于三基色原理的毒氣檢測方法及總體方案。第三章介紹了三基色信號采集系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)，基于CPLD的CCD驅(qū)動時序設(shè)計，AD轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)存儲控制時序設(shè)計以及CCD外圍電路的設(shè)計。第四章以ARM9芯