便攜式紅外吸收型甲烷檢測儀的研究與設計.pdf

1、在我國新農(nóng)村建設的進程中，能源問題近年來成為一個較突出的問題。沼氣能源作為一種清潔無污染的生物能源，成為農(nóng)村能源建設的首選。最近幾年我國在沼氣項目及配套沼氣服務體系的建設上取得了一定的進展。而在沼氣技術(shù)服務體系中，沼氣濃度的檢測是判斷和排除沼氣池故障的重要手段，因此沼氣檢測方法的探討和檢測儀器的研制十分必要。
　　 本課題旨在研究出適用于農(nóng)村沼氣池的甲烷檢測儀，功能包括甲烷氣體濃度和環(huán)境溫度檢測并能實現(xiàn)聲光報警，儀器包括氣體分析

2、裝置和信號處理裝置。
　　 主要工作如下:
　　 (1)分析了甲烷檢測儀在沼氣服務體系中的應用，明確了研究的對象，確定了以紅外光譜吸收為原理的紅外甲烷檢測方法。根據(jù)農(nóng)村沼氣檢測的具體要求，明確了紅外甲烷檢測儀的具體功能和參數(shù)。
　　 (2)簡要介紹了紅外甲烷檢測儀的基本原理。選用了IR715紅外燈和PYD212紅外熱釋電紅外探測器作為檢測儀傳感器的激勵光源和信號接收裝置。根據(jù)紅外檢測甲烷的基本原理，設計了適用于便

3、攜式儀器的密封氣室。
　　 (3)選取了MSP430F149作為儀器的微處理器。設計了光源調(diào)制電路對紅外光進行調(diào)制。設計了信號調(diào)理電路對探測器輸出信號進行放大濾波處理。根據(jù)密封氣室的特點，為儀器設計了微型氣泵裝置。硬件電路還包括鍵盤電路、溫度檢測電路和液晶顯示電路。
　　 (4)對儀器軟件功能模塊進行了設計。程序編譯環(huán)境為IAR Embedded WorkbenchIDE，用C語言編寫。程序的設計包括光源調(diào)制程序設計、采

4、樣程序設計、繼電器延時程序設計、溫度檢測程序設計和鍵盤功能程序設計。
　　 (5)通過標定實驗得到紅外傳感器輸出值與氣體濃度的關系曲線，并擬合成具體方程式。將得到的方程式寫入到單片機中，作為儀器測量甲烷氣體的計算公式。然后對儀器進行了誤差分析和參數(shù)分析。
　　 通過實驗研制出了紅外吸收型甲烷檢測儀，該儀器能夠相對準確的檢測甲烷氣體濃度，測量范圍為[1000ppm，100％]，滿量程精度達到±8.11％FS，響應時間為3秒