本文關(guān)鍵詞：空氣負氧離子濃度檢測方法及其系統(tǒng)設(shè)計

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【摘要】：空氣負氧離子在前沿的醫(yī)學領(lǐng)域中得到了較高的關(guān)注,隨著研究的不斷深入,空氣負氧離子濃度的測定是亟待解決的問題,空氣負離子濃度檢測儀最主要的應用仍在大氣環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域。本文研究了空氣負離子的組成、特性及空氣負離子濃度檢測原理,對空氣負氧離子濃度檢測進行了系統(tǒng)設(shè)計,該系統(tǒng)由負氧離子收集器和測量系統(tǒng)兩大部分組成。首先,以雙重圓筒軸式作為負氧離子收集器的設(shè)計原型,推導了雙重離子收集器主要參數(shù)間的關(guān)系。研究了計算流體動力學(CFD),并將其應用于離子收集器的設(shè)計,根據(jù)水下流體理論提出了在雙重圓筒軸式離子收集器的內(nèi)電極兩端添加絕緣半橢球的方法,改進了內(nèi)電極輪廓線,得到了改進后的雙重離子收集器的尺寸。其次,分析了影響空氣負氧離子濃度準確度的因素,提出了增大入口端半橢球短軸長度的方法過濾其它空氣離子,設(shè)計了該收集器。對空氣負氧離子收集器內(nèi)部流場進行數(shù)值模擬,驗證了設(shè)計的合理性。并通過ANSYS經(jīng)典界面對其內(nèi)部電場進行數(shù)值模擬,提取多個路徑的電場強度值進行分析,與理論值相近,滿足收集器設(shè)計需要,得到了空氣負氧離子收集器的設(shè)計參數(shù)。最后,根據(jù)空氣負氧離子濃度與輸出電流的關(guān)系,得到測量電路的設(shè)計目標為：10fA-10nA。根據(jù)微弱電流檢測的基本原理給出了測量電路的設(shè)計框圖,主要包括I-V轉(zhuǎn)換、放大和控制系統(tǒng)等模塊。將I-V模塊和量程切換模塊相結(jié)合設(shè)計了多量程I-V轉(zhuǎn)換模塊,再由放大電路將I-V轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓放大至適合AD轉(zhuǎn)換的值。設(shè)計了各模塊的電路,并進行了理論誤差分析。
【關(guān)鍵詞】：負氧離子 CFD技術(shù) 收集器 微弱電流檢測
【學位授予單位】：南京信息工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TH83
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 第一章 緒論8-12
• 1.1 研究目的及意義8-9
• 1.2 空氣負氧離子濃度檢測的研究背景9-10
• 1.3 主要研究內(nèi)容10-12
• 第二章 空氣負離子濃度檢測相關(guān)理論的研究與分析12-21
• 2.1 空氣負離子的特性12-15
• 2.2 空氣負離子濃度檢測基本原理15-17
• 2.3 離子收集器的分類及性能對比17-18
• 2.4 雙重圓筒軸式離子收集器主要參數(shù)的推導18-20
• 2.5 本章小結(jié)20-21
• 第三章 雙重圓筒軸式離子收集器的改進21-35
• 3.1 ANSYS流體分析的相關(guān)理論21-24
• 3.2 雙重圓筒軸式離子收集器的分析與改進24-28
• 3.3 改進后的雙重圓筒軸式離子收集器的模擬與分析28-34
• 3.4 本章小結(jié)34-35
• 第四章 空氣負氧離子收集器的設(shè)計與分析35-49
• 4.1 空氣負氧離子收集器的設(shè)計35-38
• 4.2 負氧離子收集器內(nèi)部流場的分析38-41
• 4.3 負氧離子收集器內(nèi)部電場的分析41-47
• 4.3.1 ANSYS經(jīng)典界面電場分析的相關(guān)理論41-43
• 4.3.2 負氧離子收集器內(nèi)部電場的數(shù)值模擬和分析43-47
• 4.4 本章小結(jié)47-49
• 第五章 測量電路的設(shè)計49-62
• 5.1 微弱電流檢測的基本原理49-50
• 5.2 測量電路的總體方案設(shè)計50-52
• 5.3 整體電路設(shè)計52-58
• 5.3.1 Ⅰ-Ⅴ模塊的電路設(shè)計52-53
• 5.3.2 放大和濾波模塊的電路設(shè)計53-54
• 5.3.3 ADC模塊的電路設(shè)計54-56
• 5.3.4 MCU和通信電路56-57
• 5.3.5 電源轉(zhuǎn)換電路57-58
• 5.4 可靠性分析58-61
• 5.4.1 屏蔽和抗干擾58
• 5.4.2 環(huán)境穩(wěn)定性58-59
• 5.4.3 理論誤差分析59-61
• 5.5 本章小結(jié)61-62
• 第六章 總結(jié)與展望62-64
• 6.1 工作總結(jié)62-63
• 6.2 工作展望63-64
• 參考文獻64-68
• 致謝68-69
• 作者簡介69
• 攻讀碩士學位期間的科研成果69
• 攻讀碩士學位期間參與項目情況69

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本文編號：895846