交流耦合式電荷感應(yīng)法粉塵濃度檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、目前煤礦粉塵危害依然嚴(yán)重,塵肺病患者人數(shù)日趨增加,粉塵治理刻不容緩。粉塵檢測(cè)是粉塵治理不可或缺的一部分,但目前的煤礦粉塵濃度檢測(cè)方法均存在各種不足之處,既要實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、連續(xù)的粉塵濃度檢測(cè),又要減少儀器維護(hù)工作,仍具有一定的難度,這也是粉塵濃度檢測(cè)技術(shù)方面亟待解決的難題。
　　本文在分析比較目前粉塵濃度檢測(cè)方法以及基于交、直流耦合原理的電荷法及其電極形狀的基礎(chǔ)上,提出了一種新的煤礦粉塵濃度檢測(cè)技術(shù),即基于棒狀電極交流耦合式電荷感應(yīng)法的

2、粉塵檢測(cè)技術(shù),其主要研究成果如下:
　　首先,根據(jù)高斯靜電場(chǎng)理論和電荷感應(yīng)定律,建立了帶電顆粒與棒狀電極的數(shù)學(xué)模型,并在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出棒狀電極的電荷感應(yīng)空間靈敏度,分析了棒狀電極的結(jié)構(gòu)尺寸和及電極外部保護(hù)絕緣材料厚度對(duì)其的影響,為粉塵濃度檢測(cè)儀器(傳感器)的電極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了參考依據(jù)。
　　其次,根據(jù)棒狀電極電荷感應(yīng)空間靈敏度,利用 MATLAB仿真帶電顆粒在電極表面感應(yīng)電荷量的變化,模擬電荷放大器輸出的電壓信號(hào),并通過實(shí)驗(yàn)

3、進(jìn)行了驗(yàn)證,得到了電荷放大器輸出信號(hào)的波動(dòng)性與帶電顆粒的濃度和移動(dòng)速度之間的變化規(guī)律。
　　然后,設(shè)計(jì)了電荷拾取電路、fA級(jí)微弱信號(hào)放大處理電路與控制電路;通過軟、硬件兩方面抗干擾的研究,確保了微弱信號(hào)的不失真;根據(jù)降噪方法的分析與對(duì)比,確定了以小波分析Mallat算法降噪方法作為信號(hào)去噪算法;通過對(duì)波動(dòng)信號(hào)參數(shù)特征值的分析和選取,確定了與粉塵濃度具有較好線性度的特征值。
　　最后,基于實(shí)驗(yàn)室粉塵濃度標(biāo)定系統(tǒng)和LabVIEW