發(fā)布時間：2020-04-15 23:35

【摘要】：甲烷是天然氣、煤礦坑道氣和沼氣等的主要成分,它不光在氣體能源方面是一種優(yōu)質燃料,同時在化工類產品和一些合成氣體的制造中,也是不可或缺的重要原材料。甲烷是易燃易爆氣體,當含量在空氣中占到一定比重時,如遇明火,會產生劇烈的爆炸。目前市面上檢測甲烷濃度的儀器絕大多數采用催化式傳感器,也有部分使用半導體傳感器,使用這兩類傳感器存在的主要問題是使用壽命短、穩(wěn)定性較差而且功耗普遍偏高�；诖朔N背景,提出一種高效穩(wěn)定的甲烷濃度檢測技術就顯得尤為重要,具有很強的實際意義。在不同介質中傳播時超聲波具有差異性的速度,利用這一特性,本文提出了一種新型檢測方法——具有溫濕度補償功能的超聲波甲烷濃度檢測技術,本方法采用一對超聲波探頭構成的單聲道進行測量,其中發(fā)射探頭發(fā)送超聲波,另一端的探頭負責接收超聲波信號,在收發(fā)探頭之間放置一個聲欄,用于降低超聲波反射干擾。接收探頭的信號經過信號調理電路放大,之后進入檢相電路、占空比電壓轉換路實現相位測量,再接入單片機系統(tǒng)進行數據處理。本文進行了環(huán)境溫濕度對聲速影響的理論分析,建立了氣體濃度與聲速、相位差以及溫濕度的數學關系式。此方法有效地補償了環(huán)境溫濕度對超聲波測量的影響,提高了測量精度,可在很寬的環(huán)境溫濕度條件下工作,具有更好的穩(wěn)定性�；诼曀�、相位差、環(huán)境溫濕度和氣體濃度的數學模型,本文設計了單片機數據處理軟件,對樣機進行了測試,實測結果驗證了該方法較好地實現了溫濕度補償,并具有較高的測量精度。
【圖文】：

作頻率 也可稱為晶片具有的共振頻率。當晶片共振頻率與電壓頻率相等時，此時輸出能量達到最大值。向特性 超聲波傳感器的頻率如果低于一定值，指向性就會時的效率也會變得很低。如果內部的形狀產生一定程度的改特性因素也會隨之發(fā)生變化。方案設計計為一種新型甲烷濃度檢測的方法，即單聲道超聲波相位差波在空氣中傳播時的速度與在一定濃度下其他氣體中的傳方法是采用一個超聲波收發(fā)傳感器，發(fā)傳感器用于發(fā)送超聲負責接收超聲波信號，讓超聲波信號通過圓孔傳播到收傳感超聲波信號通過信號處理與單片機產生的 40kHz 的超聲波驅較，得出相位差。同時考慮了不同條件的環(huán)境溫濕度對聲速濕度進行了理論分析，建立了聲速、相位、溫濕度與甲烷氣

這里將環(huán)境溫度設為T，環(huán)境濕度設為 ，超聲波在空氣中傳播速度設T, )，，在甲烷氣體中的傳播速度設為 V (1 00,T, )，待測氣體的濃度為列兩個公式成立：(0,,)=(1+)1V T KT (100,,)=(1+)2V T KT 由式(2-3)、(2-4)可得：(,,)=[+(-)](1+)121V xT KKKxT ：1K ，2K 為修正后的新氣體常數。在溫度為0T 、濕度為0 以及溫度為1T 、濕度為1 的空氣中，超聲波傳離之后，與超聲波參考信號的偏差時間為：Δ (0,,)=(0,,)-Δ0000t T tT Δ (0,,)=(0,,)-Δ1111t T tT (0,,)00t T 、 (0,,)11t T 為超聲波傳播L距離的絕對時間； Δ 為考慮過誤
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TD712.55

【參考文獻】

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1 廉輝;;城市管道燃氣事故應急救援處理分析[J];科技與企業(yè);2015年24期

2 趙東敏;;礦用催化燃燒式甲烷測定器的計量校驗[J];中國質量技術監(jiān)督;2015年12期

3 宋全;謝頌華;王超;苗新龍;童一帆;;基于單片機和DS18B20的溫度采集和分析系統(tǒng)[J];電子科技;2015年09期

4 段軍;孫有明;;煤礦瓦斯防治技術的現狀與存在的問題[J];內蒙古煤炭經濟;2015年03期

5 姚融融;李綱園;;基于開關穩(wěn)壓電源與開關穩(wěn)流電源并聯系統(tǒng)的設計[J];工業(yè)儀表與自動化裝置;2014年06期

6 武文斌;陳先玉;;4～20mA電流環(huán)串行通信接口抗干擾研究[J];現代電子技術;2014年12期

7 嚴錦洲;蔣念平;;新型超聲波流量計[J];儀表技術與傳感器;2014年04期

8 行鴻彥;彭基偉;呂文華;徐偉;武向娟;;一種濕度傳感器溫度補償的融合算法[J];傳感技術學報;2012年12期

9 王健;;超聲測厚技術的試驗應用與硬件設計[J];電子測試;2012年02期

10 張海鷹;高艷麗;;超聲波測距技術研究[J];儀表技術;2011年09期

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3 危鄂元;基于時差法的單聲道氣體超聲波流量計的研究[D];浙江大學;2014年

4 李云龍;超聲波物位傳感器設計與測距算法研究[D];南京理工大學;2012年

5 曹利波;煤礦井下環(huán)境對甲烷催化元件性能影響的探討[D];煤炭科學研究總院;2008年

本文編號：2629122