便攜式紅外吸收型甲烷檢測儀的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、在我國新農(nóng)村建設(shè)的進(jìn)程中，能源問題近年來成為一個(gè)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(shè)的首選。最近幾年我國在沼氣項(xiàng)目及配套沼氣服務(wù)體系的建設(shè)上取得了一定的進(jìn)展。而在沼氣技術(shù)服務(wù)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(shí)現(xiàn)聲光報(bào)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(wù)體系中的應(yīng)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(lì)光源和信號接收裝置。根據(jù)紅外檢測甲烷的基本原理，設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)了光源調(diào)制電路對紅外光進(jìn)行調(diào)制。設(shè)計(jì)了信號調(diào)理電路對探測器輸出信號進(jìn)行放大濾波處理。根據(jù)密封氣室的特點(diǎn)，為儀器設(shè)計(jì)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(jìn)行了設(shè)計(jì)。程序編譯環(huán)境為IAR Embedded WorkbenchIDE，用C語言編寫。程序的設(shè)計(jì)包括光源調(diào)制程序設(shè)計(jì)、采

4、樣程序設(shè)計(jì)、繼電器延時(shí)程序設(shè)計(jì)、溫度檢測程序設(shè)計(jì)和鍵盤功能程序設(shè)計(jì)。
　　 (5)通過標(biāo)定實(shí)驗(yàn)得到紅外傳感器輸出值與氣體濃度的關(guān)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(jī)中，作為儀器測量甲烷氣體的計(jì)算公式。然后對儀器進(jìn)行了誤差分析和參數(shù)分析。
　　 通過實(shí)驗(yàn)研制出了紅外吸收型甲烷檢測儀，該儀器能夠相對準(zhǔn)確的檢測甲烷氣體濃度，測量范圍為[1000ppm，100％]，滿量程精度達(dá)到±8.11％FS，響應(yīng)時(shí)間為3秒