本文關(guān)鍵詞：基于透射式的煤塵濃度監(jiān)測系統(tǒng)方法研究

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【摘要】：在采煤作業(yè)的過程中,巷道內(nèi)會產(chǎn)生大量的煤塵,不僅影響作業(yè)生產(chǎn),還會對采煤工作人員的健康造成極大的危害,引發(fā)煤肺病,而且當煤塵濃度達到一定界限并有明火時,還會發(fā)生煤塵爆炸事故,威脅礦井安全生產(chǎn)。因此,礦井煤塵濃度監(jiān)測已成為煤礦安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之一,及時有效地監(jiān)測生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煤塵是必要的,采取有效除塵降塵措施,確保作業(yè)現(xiàn)場人員的生命安全。本文在十二五國家支撐計劃項目“礦井爆炸危險性實時監(jiān)測預警技術(shù)研究2013BAK06B08”的資助下,圍繞煤塵監(jiān)測預警裝置的研制目標,在分析比較了國內(nèi)外常用的煤塵濃度檢測方法的基礎上,提出了基于結(jié)合朗伯-比耳定律和Mie散射理論的煤塵濃度測量方法。本文在分析了透射式煤塵濃度測量原理基礎上,利用Mie理論測定兩個小角散射光強比,得到煤塵顆粒平均粒徑,然后利用朗伯-比爾定律,通過測量出透射激光的衰減程度,得到煤塵的濃度。本文在分析了測量系統(tǒng)中可能造成測量誤差的各種因素,對測量系統(tǒng)進行針對性設計,將雙光路比例差分應用到測量系統(tǒng)中,有效地消除溫度變化、光源波動等因素造成的測量誤差。在采集煤塵濃度信號分析處理中,針對光電傳感器微弱信號在放大及轉(zhuǎn)換過程中加入的各種噪聲信號使用數(shù)字濾波算法處理,通過仿真及實驗,驗證了濾波算法的性能和可靠性。本文完成了煤塵測量系統(tǒng)的軟、硬件設計,硬件主要包括前置放大電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、FPGA主控制模塊、CAN總線通訊電路、顯示與聲光報警電路及電源電路。軟件設計包括FPGA程序設計,A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換驅(qū)動程序和數(shù)據(jù)濾波處理模塊的設計及CAN總線通信模塊的設計等。最后,對煤塵濃度監(jiān)測系統(tǒng)進行了實驗驗證,實驗結(jié)果完全符合設計的要求。
【關(guān)鍵詞】：煤塵濃度檢測 透射式 朗伯-比爾定律 信號噪聲處理
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TD714.3
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 1 緒論16-24
• 1.1 背景及意義16-17
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-23
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容23-24
• 2 基于光學原理的煤塵測量理論分析24-34
• 2.1 煤塵空間分布的數(shù)學函數(shù)24-25
• 2.2 光散射理論25-27
• 2.3 Mie散射理論27-29
• 2.4 消光法和朗伯-比爾定律29-31
• 2.5 煤塵平均粒徑的測量31
• 2.6 煤塵濃度的測量31-33
• 2.7 本章小結(jié)33-34
• 3 煤塵測量系統(tǒng)的設計34-49
• 3.1 測量系統(tǒng)的整體方案34-35
• 3.2 測量關(guān)鍵環(huán)節(jié)的分析與選取35-39
• 3.3 煤塵濃度測量系統(tǒng)的設計39-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 4 煤塵濃度測量信號的處理49-69
• 4.1 測量系統(tǒng)的噪聲分析49-53
• 4.2 數(shù)字濾波算法選擇53-56
• 4.3 IIR數(shù)字濾波器設計56-63
• 4.4 基于FPGA的IIR數(shù)字濾波器實現(xiàn)63-65
• 4.5 IIR數(shù)字濾波綜合仿真分析65-68
• 4.6 本章小結(jié)68-69
• 5 煤塵測量系統(tǒng)的標定及誤差分析69-74
• 5.1 測量系統(tǒng)的標定69-71
• 5.2 測量系統(tǒng)重復性驗證71-72
• 5.3 測量系統(tǒng)的誤差分析72-73
• 5.4 本章小結(jié)73-74
• 6 總結(jié)與展望74-76
• 6.1 本文工作總結(jié)74
• 6.2 后續(xù)工作展望74-76
• 參考文獻76-79
• 附錄79-81
• 作者簡歷81-83
• 學位論文數(shù)據(jù)集83

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

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中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

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本文編號：760908