發(fā)布時間：2017-07-02 07:00

  本文關(guān)鍵詞：基于物聯(lián)網(wǎng)和NDIR的可燃氣體探測技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：可燃氣體在生產(chǎn)、運輸、貯存和使用過程中,一旦發(fā)生泄漏,極有可能會引發(fā)嚴重的火災(zāi)、爆炸事故,威脅人們的生命和財產(chǎn)安全。通過監(jiān)測環(huán)境中可燃氣體的濃度,一旦發(fā)現(xiàn)達到危險下限則啟動一定的安全設(shè)備,這樣就可以起到安全防范的作用。常用催化燃燒式和電化學氣體傳感器來監(jiān)測可燃氣體的泄漏,但是這些傳感器由于存在這樣或那樣的缺點,在實際使用中帶來種種弊端。雙波長紅外氣體泄漏監(jiān)測技術(shù)因其具備多氣體測量、測量范圍寬、靈敏度和精度高、穩(wěn)定性和選擇性好、可靠性高、壽命長等優(yōu)點而得到重視和發(fā)展。近年來,隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛,所帶來的便利性和經(jīng)濟效益也非常巨大。將可燃氣體泄漏監(jiān)測裝置接入互聯(lián)網(wǎng),可以打破地域的限制,組建更為有效的可燃氣體泄漏監(jiān)測系統(tǒng)。 本文從以下幾個方面對基于物聯(lián)網(wǎng)和NDIR技術(shù)的可燃氣體探測技術(shù)進行研究： 1.基于NDIR的可燃氣體探測器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 由于以CH4為代表的可燃氣體對紅外線的吸光強度較弱,在探測器的結(jié)構(gòu)設(shè)計上,通過采用增加反射光路的方法來解決這個問題。為了延長反射光路,在探測器中加入鍍金球面反射鏡：為了確保反射過程中,光源發(fā)出的光能夠順利到達反射鏡,在光源處增加聚光鏡：同時為了有效獲得反射后的光線,雙波長紅外接收器前端設(shè)置集光器；通過以上措施得到強度合適的探測信號。 2.探測器的溫度補償和濃度標定實驗 實驗中發(fā)現(xiàn)探測器的輸出受溫度影響較大,因此采集了不同溫度下的探測器輸出數(shù)據(jù),濃度標定實驗也在恒溫20℃時進行,通過對采集的數(shù)據(jù)進行分析,選擇排除了光源波動和進行了溫度補償后的參數(shù)吸收系數(shù)D,作為計算濃度的輸入變量,得到了較穩(wěn)定的輸出結(jié)果。 3.基于物聯(lián)網(wǎng)的探測網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究 探測器采用嵌入式結(jié)構(gòu)設(shè)計,使得探測器具有聯(lián)網(wǎng)功能,接入互聯(lián)網(wǎng)后,如何實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)訪問,如何組建網(wǎng)絡(luò)化的探測系統(tǒng),針對這兩個問題,提出了兩種探測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),可以組建基于Internet的網(wǎng)絡(luò)探測系統(tǒng),并設(shè)計了相應(yīng)的測試軟件。兩種探測網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分別適用于組建小型網(wǎng)絡(luò)和大型網(wǎng)絡(luò),可以根據(jù)實際的需求進行選擇。 通過以上步驟,所開發(fā)的基于物聯(lián)網(wǎng)和NDIR技術(shù)的可燃氣體探測器及可由其組成的探測網(wǎng)絡(luò)基本成型,這些研究工作為建立有效的可燃氣體探測系統(tǒng)提供了思路。
【關(guān)鍵詞】：可燃氣體探測器 濃度監(jiān)測 NDIR 網(wǎng)絡(luò)測控
【學位授予單位】：中國科學技術(shù)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：X932;TN929.5;TP391.44
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-16
• 1.1 引言11-12
• 1.2 常見可燃氣體傳感技術(shù)12-13
• 1.2.1 半導(dǎo)體氣體傳感器12
• 1.2.2 催化燃燒式氣體傳感器12-13
• 1.2.3 電化學氣體傳感器13
• 1.2.4 光學式氣體傳感器13
• 1.3 可燃氣體探測系統(tǒng)13-14
• 1.4 物聯(lián)網(wǎng)探測技術(shù)的發(fā)展14
• 1.5 研究內(nèi)容和目標14-15
• 1.6 小結(jié)15-16
• 第二章 NDIR測量原理與探測器結(jié)構(gòu)設(shè)計16-26
• 2.1 紅外吸收原理16-20
• 2.1.1 紅外輻射基礎(chǔ)知識16
• 2.1.2 分子運動與紅外吸收16-18
• 2.1.3 部分氣體的特征吸收波長18-19
• 2.1.4 Lambert-Beer定律19-20
• 2.2 非色散紅外吸收技術(shù)20-21
• 2.2.1 雙波長紅外探測技術(shù)20
• 2.2.2 雙波長紅外測量的基本結(jié)構(gòu)20-21
• 2.2.3 計算參量的選取21
• 2.3 探測器的結(jié)構(gòu)設(shè)計21-24
• 2.3.1 光學結(jié)構(gòu)設(shè)計22-23
• 2.3.2 電路設(shè)計23-24
• 2.3.3 外殼設(shè)計24
• 2.4 工作原理24-25
• 2.5 小結(jié)25-26
• 第三章 探測器的標定和溫度補償實驗研究26-36
• 3.1 溫度影響因素26
• 3.2 實驗方法26-27
• 3.2.1 實驗系統(tǒng)26-27
• 3.2.2 實驗方法27
• 3.3 探測器的輸出特性27-29
• 3.3.1 標定實驗流程27-28
• 3.3.2 標定實驗結(jié)果28-29
• 3.4 溫度對探測器輸出的影響29-30
• 3.5 溫度補償30-35
• 3.5.1 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)30-31
• 3.5.2 溫度補償模型31-32
• 3.5.3 溫度補償結(jié)果32-35
• 3.6 小結(jié)35-36
• 第四章 基于物聯(lián)網(wǎng)的可燃氣體探測系統(tǒng)實現(xiàn)36-54
• 4.1 網(wǎng)絡(luò)測控技術(shù)的發(fā)展趨勢36
• 4.2 TCP/IP協(xié)議36-39
• 4.2.1 OSI體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議37
• 4.2.2 TCP/IP體系結(jié)構(gòu)及協(xié)議37-39
• 4.3 網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)的基本模式39
• 4.4 探測器的嵌入式結(jié)構(gòu)設(shè)計39-41
• 4.4.1 嵌入式結(jié)構(gòu)40
• 4.4.2 通信協(xié)議40-41
• 4.5 基于Labwindows/CVI的遠程測控系統(tǒng)41-53
• 4.5.1 Labwindows/CVI簡介41
• 4.5.2 Labwindows/CVI網(wǎng)絡(luò)通訊的實現(xiàn)41-43
• 4.5.3 探測器的網(wǎng)絡(luò)配置43-46
• 4.5.4 探測器作為服務(wù)器的小型探測網(wǎng)絡(luò)46-49
• 4.5.5 基于專用服務(wù)器的探測網(wǎng)絡(luò)49-53
• 4.6 小結(jié)53-54
• 第五章 結(jié)論與展望54-56
• 參考文獻56-59
• 附錄59-61
• 致謝61-62
• 在讀期間發(fā)表的學術(shù)論文與取得的其他研究成果62

【參考文獻】

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本文編號：508827