文档介绍：武汉理工大学
硕士学位论文
新型全量程甲烷检测仪的研究与设计
姓名:陈永占
申请学位级别:硕士
专业:通信与信息系统
指导教师:陈永泰
20080501
摘要目前广泛使用的热催化燃烧型瓦斯饕3煞质羌淄检测仪存在的主要问题是传感器漂移大,维护周期短,并且维护方法复杂、成本较高,抗干扰能力较差。普通全量程瓦斯检测仪采用载体催化元件和二元热导元件相结合的检测机制,低浓度检测时使用载体催化元件,高浓度检测时使用二元热导元件,电路结构较复杂,量程不连续。本文借助于电子技术、传感器技术、信号处理技术,研制一种新型全量程瓦斯检测仪,对瓦斯浓度进行实时检测,对瓦斯传感器进行自动校零、非线性补偿。在全量程检测的处理上,利用单一的热催化载体元件,采用低浓度检测和高浓度检测两种不同检测机制,模仿数字万用表的自动档位变换,在检测过程中传感器自动变换档位,高低两端量程衔接连续,节约了成本,降低了仪器的复杂程度,初步的解决了催化元件的“双值侍猓ピ<砍滩饬恳约载体催化测量仪器“激活’’的难题。在硬件研制方面,设计了电源电路、加热采样电路、通信电路、红外遥控电路、信号输出电路以及单片机系统等。选用了集疍转换、数据存储与模块于一体的低功耗单片机,采用单一的普通热催化燃烧型载体元件实现全量程检测,不仅使得瓦斯检测实现了数字化、智能化,而且使系统结构简单、功耗降低;采用红外遥控调校,不仅使得系统体积减小,而且提高了系统的保密性和抗干扰能力。在软件开发方面,设计了软件滤波程序、软件零点校正程序、分段校正程序等。采用软件滤波技术,提高了信噪比;提出了软件零点校正方法,有效地抑制了零点飘移,提高了检测的准确性;提出了利用分段校正方法对传感器进行非线性校正,提高了报警的可靠性。本文研制的新型全量程瓦斯检测仪已经过实验室调试,结果表明,系统体积小,功耗低,易维护,系统数据处理能力强,检测精度高,抗干扰能力强,实现了瓦斯检测的数字化。恒温瓦斯检测技术不仅能够满足瓦斯检测仪的使用要求,而且可以应用到其他需要进行瓦斯检测的场合。关键词:甲烷,瓦斯传感器,催化燃烧,全量程,恒温检测武汉理工大学硕士学位论文’
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签名:邀导师签名:塑盎拓日期:’型,签名:醢垂筮日期:竺堡二￡:庄独创性声明关于论文使用授权的说明本人声明,所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即学校有权保留、送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑
第滦髀概述国内外研究现状煤矿井下开采过程中,从煤岩体内涌出的有害气体统称为矿井瓦斯。瓦斯的主要成分是甲烷和其他烃类,以及二氧化碳和稀有气体。瓦斯爆炸是煤矿生产中最严重的灾害之一,不仅造成人员大量伤亡,而且还会摧毁井下生产和安全设施,中断生产,甚至引起煤尘爆炸、矿井火灾、冒顶等二次灾害,从而加重了灾害后果,造成生产难以在短时间内恢复;还有些煤层开采到一定深度后,在生产过程中还能发生煤与瓦斯突出,产生很大的破坏作用【。瓦斯是我国煤矿的主要灾害因素之一,瓦斯煤尘爆炸、煤与瓦斯突出等灾害严重威胁着我国煤矿的安全生产。由于灾害因素多、治理难度大,矿井瓦斯一直是我国煤矿安全工作的重点和难点。当前我国煤矿安全生产的现状是:煤矿瓦斯大,煤与瓦斯突出越来越严重,危险性增加。我国的所有煤矿均为瓦斯煤矿,瓦斯灾害己成为制约煤矿安全生产和煤炭工业发展的重要因素。为此,国家煤矿安全监察局实施了“科技兴安铰裕⑻岢隽恕跋瘸楹蟛伞⒓嗖饧控、以风定产耐咚怪卫怼笆址秸与此同时,我国的各类科技计划也逐步加强了瓦斯灾害治理技术研究开发的支持力度】】。甲烷是瓦斯气体的主要成分,规避煤矿事故的发生,必须加强对井下甲烷气体浓度的监测。因此根据我国煤矿生产和管理模式,依照我国的有关技术标准,研制技术先进、实用、可靠的产品是关键所在。按照所采用的气体浓度传感器的工作原理分类,目前国内外用于甲烷浓度检测的方法主要有以下几种:氲继迨狡宕ǜ衅鳌半导体式气体传感器利用半导体材料表面吸附、脱附气体分子会引起半导体电导率的变化来检测气体。在所有可燃气体传感器中,应用最广的是电学类武汉理工大学硕士学位论文
界上产量最大、应用最广的传感器之一。这类传感