本文關(guān)鍵詞：高精度激光粉塵檢測(cè)系統(tǒng)

  更多相關(guān)文章： 粉塵 激光 高精度 光散射 檢測(cè)系統(tǒng)

【摘要】：隨著科技的飛速發(fā)展,工業(yè)化進(jìn)程不斷推進(jìn),自然環(huán)境也在遭受著越來(lái)越重的破壞。粉塵作為環(huán)境惡化的重要污染源,嚴(yán)重危害著我們的生活環(huán)境和人們的身心健康。因此,采取及時(shí)有效的措施對(duì)環(huán)境中的粉塵濃度進(jìn)行檢測(cè),然后進(jìn)行除塵降塵,可有效提高人生安全系數(shù)和環(huán)境質(zhì)量。近年來(lái),國(guó)家相關(guān)部門逐漸重視粉塵污染問(wèn)題,并自主研發(fā)了許多檢測(cè)粉塵的設(shè)備,對(duì)環(huán)境中的粉塵進(jìn)行了大量的監(jiān)測(cè)與防治工作。在現(xiàn)有的粉塵檢測(cè)設(shè)備中,所用的傳感器穩(wěn)定性差,致使測(cè)量精度不夠高,且校準(zhǔn)調(diào)節(jié)難度大,這也對(duì)產(chǎn)品的推廣和后期維護(hù)帶來(lái)不便,因此,需要在已有粉塵檢測(cè)設(shè)備的基礎(chǔ)上,自行研制一款具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高精度粉塵檢測(cè)系統(tǒng)。本文在參閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,采用光散射法在線監(jiān)測(cè)粉塵濃度,這種方法檢測(cè)出的粉塵濃度的精度很高。我們基于這種方法設(shè)計(jì)了激光粉塵濃度檢測(cè)系統(tǒng),包括粉塵檢測(cè)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、光學(xué)部分設(shè)計(jì)、硬件電路設(shè)計(jì)和軟件程序設(shè)計(jì),并用串口通訊模塊對(duì)此系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)據(jù)校準(zhǔn)及穩(wěn)定性分析,最后使用此系統(tǒng)對(duì)環(huán)境中的粉塵濃度實(shí)地測(cè)量,通過(guò)Origin軟件對(duì)測(cè)得數(shù)據(jù)進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析,與國(guó)控點(diǎn)發(fā)布的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,結(jié)果表明系統(tǒng)的穩(wěn)定性也非常好。本文研究?jī)?nèi)容分為以下幾個(gè)部分：第一部分：粉塵檢測(cè)系統(tǒng)光學(xué)部分設(shè)計(jì)。通過(guò)比較各種粉塵檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn),針對(duì)粉塵測(cè)試系統(tǒng)的性能的總體要求,最終設(shè)計(jì)出了基于激光散射法的光學(xué)部分的總體結(jié)構(gòu),包括激光光源、氣室的設(shè)計(jì)及探測(cè)器的選型。第二部分：粉塵檢測(cè)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)。利用Altium Designer軟件設(shè)計(jì)粉塵采集與處理模塊的電路圖,并對(duì)其PCB電路布線,通過(guò)加工制作生成PCB電路板。第三部分：粉塵檢測(cè)系統(tǒng)的軟件程序設(shè)計(jì)。軟件方面主要使用Keil軟件對(duì)粉塵采集程序、數(shù)據(jù)濾波程序、粉塵計(jì)算程序的設(shè)計(jì)。第四部分：粉塵檢測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化處理。在粉塵傳感器電路旁加一微型風(fēng)扇,可預(yù)先模擬環(huán)境變化對(duì)粉塵中PM2.5和PM10濃度造成的影響。第五部分：粉塵檢測(cè)系統(tǒng)的調(diào)試與實(shí)地測(cè)量。利用串口通訊模塊將粉塵檢測(cè)系統(tǒng)與電腦連接,調(diào)試此粉塵檢測(cè)系統(tǒng)。調(diào)試完成后,利用此粉塵檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)地測(cè)量環(huán)境氣體中PM2.5和PM10的濃度值。第六部分：粉塵檢測(cè)系統(tǒng)的性能評(píng)估。對(duì)實(shí)地測(cè)得的數(shù)據(jù)與國(guó)控點(diǎn)發(fā)布的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,并用Origin軟件進(jìn)行處理分析,最后綜合評(píng)判粉塵檢測(cè)系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性與可靠性。本文研制的粉塵檢測(cè)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上突破了兩點(diǎn),一是徹底克服了以往紅外粉塵濃度測(cè)量方法中低精度、穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)；二是為傳感器設(shè)計(jì)了專門的風(fēng)扇通道,使測(cè)量精度更為精確。該粉塵檢測(cè)系統(tǒng)可用于測(cè)量建筑工地等粉塵的濃度變化,可測(cè)量范圍達(dá)到每立方米幾mg的粉塵。在對(duì)比檢測(cè)中,實(shí)現(xiàn)在線校準(zhǔn)。利用自適應(yīng)濾波方法提高檢測(cè)精度和穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：粉塵 激光 高精度 光散射 檢測(cè)系統(tǒng)
【學(xué)位授予單位】：西安工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X84
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 粉塵檢測(cè)概述10-11
• 1.2 粉塵檢測(cè)背景11-12
• 1.3 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.3.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀13
• 1.4 研究意義13-14
• 1.5 本文主要研究工作及各章內(nèi)容安排14-16
• 1.5.1 本文主要研究工作14
• 1.5.2 論文各章內(nèi)容安排14-16
• 2 粉塵檢測(cè)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案16-20
• 2.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案16-17
• 2.2 系統(tǒng)各個(gè)模塊介紹17-18
• 2.2.1 粉塵數(shù)據(jù)采集模塊17-18
• 2.2.2 ARM數(shù)據(jù)處理模塊18
• 2.2.3 電源模塊18
• 2.3 系統(tǒng)三維圖設(shè)計(jì)18-19
• 2.4 本章小結(jié)19-20
• 3 粉塵檢測(cè)系統(tǒng)光學(xué)部分設(shè)計(jì)20-26
• 3.1 粉塵濃度檢測(cè)技術(shù)方法20-22
• 3.1.1 粉塵濃度的取樣測(cè)量法20-21
• 3.1.2 粉塵濃度的非取樣測(cè)量法21-22
• 3.2 粉塵濃度檢測(cè)系統(tǒng)光學(xué)部分的總體結(jié)構(gòu)22-25
• 3.2.1 光源的選擇22-23
• 3.2.2 氣室的設(shè)計(jì)23-24
• 3.2.3 探測(cè)器的選擇24-25
• 3.3 本章小結(jié)25-26
• 4 粉塵檢測(cè)系統(tǒng)硬件電路和軟件程序設(shè)計(jì)26-39
• 4.1 總電路圖設(shè)計(jì)26
• 4.2 粉塵數(shù)據(jù)采集電路設(shè)計(jì)26-29
• 4.2.1 光源發(fā)射電路的設(shè)計(jì)27
• 4.2.2 放大濾波電路的設(shè)計(jì)27-28
• 4.2.3 電源模塊電路設(shè)計(jì)28-29
• 4.2.4 處理電路29
• 4.3 粉塵數(shù)據(jù)處理電路的設(shè)計(jì)29-33
• 4.3.1 ARM處理器選擇30-31
• 4.3.2 風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)31
• 4.3.3 參數(shù)存儲(chǔ)電路設(shè)計(jì)31-32
• 4.3.4 串口輸出電路設(shè)計(jì)32
• 4.3.5 復(fù)位電路設(shè)計(jì)32
• 4.3.6 電源電路設(shè)計(jì)32-33
• 4.4 PCB設(shè)計(jì)33
• 4.5 軟件設(shè)計(jì)及流程圖33-38
• 4.5.1 數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì)33-35
• 4.5.2 數(shù)據(jù)濾波程序設(shè)計(jì)35-37
• 4.5.3 數(shù)據(jù)計(jì)算程序設(shè)計(jì)37-38
• 4.6 本章小結(jié)38-39
• 5 粉塵檢測(cè)系統(tǒng)的半自動(dòng)校準(zhǔn)及測(cè)試應(yīng)用39-55
• 5.1 粉塵檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)物圖39-40
• 5.2 粉塵濃度半自動(dòng)校準(zhǔn)40-44
• 5.3 整機(jī)測(cè)試與性能分析44-52
• 5.4 誤差分析52-53
• 5.4.1 誤差來(lái)源52
• 5.4.2 誤差估計(jì)52-53
• 5.5 系統(tǒng)功能及主要技術(shù)指標(biāo)53-54
• 5.5.1 系統(tǒng)功能53-54
• 5.5.2 主要技術(shù)指標(biāo)54
• 5.6 本章小結(jié)54-55
• 6 結(jié)論和展望55-57
• 6.1 結(jié)論55
• 6.2 展望55-57
• 參考文獻(xiàn)57-60
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文60-61
• 致謝61-64
• 附錄A64-65
• 附錄B65

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1 鄧曉榮;高精度激光粉塵檢測(cè)系統(tǒng)[D];西安工業(yè)大學(xué);2016年

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