基于傳感器陣列的CO和H2S氣體檢測系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著石油、化工、煤炭和汽車等工業(yè)的迅速發(fā)展,環(huán)境污染日益嚴(yán)重,環(huán)境氣體的狀況越來越受到關(guān)注。環(huán)境污染所帶來的危害已逐漸威脅到人類的生存和生活,因此有毒氣體檢測技術(shù)的研究對環(huán)境治理、監(jiān)控等方面具有重要的理論意義和應(yīng)用前景。一氧化碳和硫化氫是比較常見且危害比較大的有毒氣體,對它們的混合氣體進(jìn)行檢測,傳統(tǒng)的基于單氣體傳感器的方法往往需要多臺儀器或儀表,基于傳感器陣列的電子鼻結(jié)構(gòu)復(fù)雜且價格昂貴,難以普及。為此,本文設(shè)計了一種基于傳感器陣列的氣體

2、檢測系統(tǒng),可以實(shí)時實(shí)現(xiàn)混合氣體中CO和H2S濃度的檢測。
　　通過分析研究單氣體傳感器敏感特性,設(shè)計了基于傳感器陣列的CO和H2S氣體檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)以AT89C51單片機(jī)作為控制核心,用MQ135、MQ136、TGS2602三路金屬氧化物半導(dǎo)體氣體傳感器組成傳感器陣列對混合氣體進(jìn)行信號采集,然后連接由運(yùn)算放大器LM324構(gòu)成的電壓跟隨電路,經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器TLC2543將采集的模擬信號數(shù)字化,輸入到單片機(jī),利用單片機(jī)對信號進(jìn)行數(shù)

3、字濾波、降噪等處理,再通過串行通信接口與PC機(jī)進(jìn)行通訊連接,在PC機(jī)上用LabVIEW設(shè)計了上位機(jī)軟件,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示、存儲和分析,最后利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行定性定量識別。該系統(tǒng)采用了單氣體傳感器對混合氣體中有毒氣體單敏感性和多敏感性相結(jié)合的交叉方法,省去了氣體定性識別的步驟,可以直接進(jìn)行定性定量識別,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。
　　根據(jù)軟件需求,采用模塊化程序設(shè)計的思想,設(shè)計了氣體檢測系統(tǒng)的單片機(jī)軟件和PC機(jī)軟件(應(yīng)用系統(tǒng)軟件)

4、兩部分。單片機(jī)軟件用于支持氣體檢測系統(tǒng)硬件系統(tǒng),由C語言實(shí)現(xiàn),完成單片機(jī)系統(tǒng)的控制、計算、I/O操作和通信等功能。PC機(jī)軟件由LabVIEW實(shí)現(xiàn),包括一個圖形用戶操作界面,可以方便的控制單片機(jī)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)接收數(shù)據(jù)、圖形化顯示數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)等功能。每個模塊進(jìn)行獨(dú)立的開發(fā)、調(diào)試,最后根據(jù)系統(tǒng)的總體框架和模塊之間的關(guān)系進(jìn)行組合,從而增強(qiáng)了系統(tǒng)的可移植性、可擴(kuò)展性和可維護(hù)性。
　　本研究設(shè)計的氣體檢測系統(tǒng)由計算機(jī)實(shí)時控制,完成了相應(yīng)的軟硬件