基于線陣CCD和FPGA干涉型甲烷測量儀的研究.pdf

1、近年來，瓦斯事故在煤礦生產(chǎn)事故中所占比例越來越高，給礦工的生產(chǎn)生活帶來了極大的災(zāi)難，必須加強對瓦斯的監(jiān)測監(jiān)控，避免瓦斯爆炸事故。因此對瓦斯氣體進行快速、實時檢測對于煤礦安全生產(chǎn)及環(huán)境保護有特別重要的意義。便攜式甲烷檢測報警儀是各國應(yīng)用最早最普遍的一種甲烷濃度檢測儀表，可隨時檢測作業(yè)場所的甲烷濃度，也可使用甲烷傳感器對甲烷濃度進行連續(xù)實時地監(jiān)測。大體上當(dāng)前應(yīng)用的便攜式甲烷檢測儀器，按檢測原理分為光學(xué)甲烷檢測儀、熱導(dǎo)型甲烷檢測儀、熱催化型甲

2、烷檢測報警儀、氣敏半導(dǎo)體式甲烷檢測儀等幾種。 光干涉甲烷檢測儀性能穩(wěn)定、使用壽命長，測量準(zhǔn)確，是我國煤礦主要的便攜式甲烷檢測儀器。但現(xiàn)有的光干涉甲烷檢測儀存在自動化程度低、測量方法繁瑣、讀數(shù)不直觀，人為誤差較大、不能存儲數(shù)據(jù)等缺點。為此本文在干涉型甲烷檢測儀實現(xiàn)的原理上提出利用線陣型電荷耦合器件(CCD)對干涉條紋進行非接觸式的自動測量，獲得條紋信息，通過CCD驅(qū)動、高速模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了干涉條紋位移的精確測量

3、，由單片機對量化后的測量信號進行智能處理，數(shù)字化顯示甲烷含量的測量結(jié)果。 光干涉甲烷檢測的關(guān)鍵是對干涉條紋中白基線以及黑色條紋位置的檢測，本設(shè)計采用線陣CCD成像獲取條紋信息判別其位置。CCD是一種性能獨特的半導(dǎo)體光電器件，近年來在攝像、工業(yè)檢測等科技領(lǐng)域里得到了廣泛的應(yīng)用。將CCD技術(shù)應(yīng)用于位置測量可以實現(xiàn)高精度和非接觸測量的要求；運用FPGA實現(xiàn)CCD芯片的驅(qū)動具有速度快、穩(wěn)定高等優(yōu)點：模數(shù)轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)沒有采用專用存儲芯片