基于超聲諧振腔的氫氣檢測系統(tǒng)研究與設計.pdf

1、當今世界上氣體檢測技術(shù)的應用已越來越廣泛，但是氣體檢測系統(tǒng)的性能總是不盡人意，穩(wěn)定性不高，抗腐蝕性差，靈敏度低是困擾氣體檢測系統(tǒng)的主要問題，且在保障檢測人員安全等方面考慮不夠。
　　 文中從目前國內(nèi)外氫氣檢測方面的研究現(xiàn)狀出發(fā)，分析了氫氣的聲學特性與其它氣體的差別，在相同的條件下，空氣的聲速約為氫氣的1/4，聲阻抗約為氫氣的4倍。利用氫氣和空氣之間在聲學特征上的顯著差異，以石英作為壓電材料，并且采用雙壓電電極的工作方式，采用了正

2、逆兩種壓電效應，檢測出不同濃度氫氣的諧振頻率。同傳統(tǒng)的半導體型氣體傳感器不同，在保證具有高穩(wěn)定度的條件下，該傳感器不需要使用氣體敏感元件作為感知材料，而是通過氣體自身聲學特性的差異進行檢測。在檢測靈敏度和抗腐蝕方面都有很大提高。
　　 本文設計的基于超聲諧振腔的氫氣檢測系統(tǒng)包括氫氣檢測模塊、信號處理模塊、無線收發(fā)模塊和顯示模塊。氫氣傳感器將當前氫氣濃度n轉(zhuǎn)換成頻率f(n)輸出，并經(jīng)過混頻，得到一個較低的頻率。這個頻率可以直接送入

3、單片機計數(shù)，通過數(shù)學計算模型將計數(shù)值n轉(zhuǎn)換成氫氣濃度碼。接著將氫氣濃度碼通過無線收發(fā)芯片nRF401進行收發(fā)，最后在LCD上顯示出來。
　　 本文設計的基于超聲諧振腔的氫氣檢測系統(tǒng)的有效通信距離可達50米。以單片機作為檢測系統(tǒng)的核心控制器件，選用了高集成度、低功耗的微處理單元，采用緊湊的結(jié)構(gòu)設計，減小了系統(tǒng)體積和功耗，并且實現(xiàn)了遙測，基于超聲諧振腔的氫氣檢測系統(tǒng)可應用于工業(yè)檢測特別是某些人類不能或不便進入的場合，具有很強的實用性