人類的生產生活離不開氣體環(huán)境。隨著社會經濟的發(fā)展進步,多種有害氣體廣泛的存在于諸如大氣、生產車間,密閉的艙室等空間中。環(huán)境中的有害氣體往往難以察覺,不能妥善處理極易導致各種急性中毒事故和慢性中毒損害。及時監(jiān)測環(huán)境中的有害氣體變化對于控制大氣污染,盡早發(fā)現有害氣體泄漏,保護人民生命健康有重要的意義。本文面向低濃度有害氣體檢測中的需要,在分析對比各種不同原理的氣體檢測技術的前提下,選擇電化學技術的氣體檢測方法,設計實現了低濃度條件下,高精度一氧化碳、二氧化氮有害氣體實時檢測系統(tǒng)。針對當前低濃度電化學傳感器檢測技術中存在的噪聲問題、傳感器標定問題以及交叉干擾等問題進行了研究了。論文的主要工作如下:1.廣泛了解國內外有害氣體控制標準的基礎上,調研國內外電化學氣體傳感器的技術指標,完成檢測系統(tǒng)的傳感器選型。針對不同結構電化學傳感器設計開發(fā)了通用于不同結構的電化學傳感器硬件系統(tǒng)。硬件系統(tǒng)包括:可通用于還原性和氧化性氣體的兩電極、三電極、四電極傳感器恒電位驅動模塊、跨阻放大電流檢測電路模塊、電位調整電路、A/D轉換電路、硬件供電電源模塊和用于數據采集的微控制器部分。硬件部分經實驗調試,能夠正確驅動傳...

【文章頁數】：94 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 一氧化碳、二氧化氮氣體的檢測方法及研究現狀
        1.2.1 氣相色譜法
        1.2.2 吸收光譜法
        1.2.3 電化學檢測法
        1.2.4 半導體敏感材料檢測法
        1.2.5 國內外有害氣體檢測產品現狀
    1.3 本文主要內容及創(chuàng)新點
第二章 電化學氣體傳感器結構及理論基礎
    2.1 引言
    2.2 電化學氣體傳感器基本原理
        2.2.1 兩電極電化學氣體傳感器基本原理
        2.2.2 三電極、四電極電化學氣體傳感器基本原理
    2.3 氣體傳感器的電化學機理
        2.3.1 擴散電流與法拉第定律
        2.3.2 電動勢機理與能斯特方程
        2.3.3 離子選擇性電極
    2.4 本章小結
第三章 電化學氣體傳感器實驗平臺的設計
    3.1 引言
    3.2 氣體傳感器的選型
        3.2.1 氧氣傳感器
        3.2.2 一氧化碳傳感器
        3.2.3 二氧化氮傳感器
    3.3 有害氣體傳感器實驗平臺硬件設計
        3.3.1 系統(tǒng)結構
        3.3.2 電源電路設計
        3.3.3 恒電位操作電路設計
        3.3.4 跨阻放大電路設計
        3.3.5 A/D轉換電路設計
    3.4 有害氣體傳感器實驗平臺軟件設計
        3.4.1 嵌入式軟件設計
        3.4.2 上位機數據采集軟件設計
    3.5 電化學氣體傳感器的濃度計算
        3.5.1 兩電極、三電極傳感器濃度計算算法
        3.5.2 四電極傳感器濃度計算算法
    3.6 本章小結
第四章 電化學氣體傳感器濾波算法研究
    4.1 引言
    4.2 系統(tǒng)噪聲分析
    4.3 信號濾波算法實驗及分析
        4.3.1 均值濾波、中值濾波實驗分析
        4.3.2 小波濾波實驗分析
        4.3.3 卡爾曼濾波效果分析
        4.3.4 卡爾曼-小波濾波算法的研究
    4.4 各濾波算法對比分析
        4.4.1 實驗結果分析
    4.5 本章小結
第五章 有害氣體傳感器標定實驗
    5.1 引言
    5.2 有害氣體傳感器標定實驗中存在的問題
    5.3 基于大氣監(jiān)測數據的標定實驗設計
        5.3.1 氧氣傳感器標定實驗
        5.3.2 一氧化碳傳感器標定實驗
        5.3.3 二氧化氮傳感器標定實驗
    5.4 基于大氣監(jiān)測數據的標定實驗方法評價對比
    5.5 本章小結
第六章 基于多傳感器融合技術的補償方法研究
    6.1 引言
    6.2 臭氧對二氧化氮傳感器交叉干擾的機理分析
        6.2.1 二氧化氮還原反應
        6.2.2 傳感器電極電勢
    6.3 臭氧交叉干擾補償研究
        6.3.1 當前常見交叉干擾解決方法
        6.3.2 臭氧數據直接補償實驗
        6.3.3 臭氧數據補償存在的問題
    6.4 多傳感器融合補償方法研究
        6.4.1 補償模型建立
        6.4.2 補償模型效果驗證
    6.5 實驗結果分析
    6.6 本章小結
第七章 電化學有害氣體傳感器的系統(tǒng)集成
    7.1 引言
    7.2 系統(tǒng)結構
        7.2.1 模擬、數字部分集成
        7.2.2 上位機數據處理
        7.2.3 數據可視化
    7.3 本章小結
第八章 結論與展望
    8.1 結論
    8.2 展望
參考文獻
致謝
研究成果及發(fā)表的學術論文
導師及作者簡介
附件



本文編號：3820758