便携式瓦斯检测仪.ppt

便携式瓦斯检测仪设计 答辩人：xxxxx 专业：xxxxxxxxxxxx 班级：xxxxxxxxx 指导老师：xxxxxx 目 录 1、概述 2、瓦斯性质、爆炸条件及其检测方法 3、*系统的硬件设计 4、*系统的软件设计 5、总结 本设计的重点是第三章和第四章，主要对瓦斯检测单元部分进行软硬件的设计，并实现既定的功能 第一章 概述 1、本设计研究的目的和意义 2、国内外发展状况 本设计研究的目的和意义 （1）目的：瓦斯事故在煤矿事故中所占的比例越来越高。因此不把瓦斯事故控制住，就不能实现煤矿安全生产状况的稳定好转，也就无法保障煤炭工业的持续健康发展。所以，对煤矿中的瓦斯气体进行快速准确的检测显得尤其重要，对瓦斯气体检测仪表的研究和开发也一直是人们关注的问题。 （2）意义：为了确保矿井的生产安全，防止瓦斯爆炸，国内外煤矿研究所开发出很多种类型的瓦斯检测仪，但目前已有的瓦斯检测仪器都普遍存在着体积较大、安装复杂、操作不便、智能化程度低等缺点。因此开发研制便于携带、多功能、精度高的智能型瓦斯检测仪对促进煤炭行业的安全生产具有重要的现实意义。 国内外发展状况 （1）国外： 瓦斯检测技术是随着煤炭工业发展而逐步发展起来的。1815年，英国发明了世界上第一种瓦斯检测仪器——瓦斯检定灯。利用火焰的高度来检测瓦斯浓度；20世纪30年代，日本发明了光干涉瓦斯检定器，一直沿用至今；20世纪40年代，美国研制了检测瓦斯浓度的敏感原件——铂丝催化元件；1954年，英国采矿安全所研制了最早的载体催化元件。电子技术的进展推动了瓦斯检测控制装置的进一步发展。 （2）国内： 我国矿井瓦斯检测技术经历了从简单到复杂，从低水平到高水平的发展过程。从新中国成立初期到20世纪70年代，煤矿下井人员主要使用光学瓦斯检测仪，风表等携带式仪器检测井下参数。20世纪60年代初期，我国开始研制载体催化元件，随着敏感原件制造水平的提高，使检测技术进入了新的发展时期。20世纪70年代瓦斯断电仪问世，装备在采掘工作面，回风港道等井下固定地点，实现了对瓦斯的自动连续检测及超限自动切断被控制设备的电源的功能。随后，我国陆续对研制便携式瓦斯提出了许多检测方法，如热传导法、半导体气敏传感器法、光干涉法、催化燃烧法等。以这些方法为基本原理研制出的各种检测仪器曾在不同的时期，不同的应用场合发挥过重要作用。 （3）结合国内外：通过了解国内外瓦斯检测系统的发展历史和发展现状，根据各种方法相对存在的缺点进行些许完善，从而要研究一套低成本、便于携带及高性价比的便携式瓦斯检测仪器，采用模块化设计方法完成控制系统软硬件设计来提高系统可靠性及稳定性的方法。 第2章 瓦斯的性质和爆炸条件 及其检测方法 1、瓦斯的性质 2、瓦斯爆炸及其条件 3、瓦斯的检测方法 瓦斯的性质 瓦斯的主要成分是沼气，一般煤矿瓦斯多指沼气（甲烷）。沼气是无色、无味、无臭的气体；常温常压时呈气态；相对于空气的比重是0.554；难溶于水；扩散性较空气高1.6倍；无毒， 但浓度很高时，因氧含量减少会引起人窒息死亡；不助燃，在空气中达到一定浓度时（5%-16%CH4）遇高温能引起爆炸，引爆温度一般大于650℃，在空气中沼气浓度大于16%CH4时，遇火燃烧。沼气与氧气在高温下的反应是发光、放热反应，其反应方程式为：CH4+2O2=CO2+2H2O+882.6。正是由于瓦斯的性质特殊，所以它也具有两面性，例如矿井瓦斯作为城市煤气供应、矿井瓦斯发电等；但矿井瓦斯在井下的生产中却给我们带来了很大的麻烦。 瓦斯爆炸及其条件 1、瓦斯浓度 2、引火温度 3、氧的浓度 *催化燃烧法 本文研究的便携式瓦斯检测仪即采用的催化燃烧法，采用的是催化热效应型气敏传感器，它具有体积小结构简单，使用方便的特点。 第3章 硬件电路设计 1、系统硬件设计原理框图 2、传感器的选择 3、信号放大模块设计 4、A/D转换模块设计 5、单片机的选择 6、单片机的复位电路及看门狗电路设计 7、LED显示电路设计 8、键盘与接口技术 9、报警电路设计 10、电源设计 硬件电路设计 该瓦斯检测仪由传感器、放大器、报警电路、A/D转换器、键盘、LED显示器、直流电压变换器等电路及高性能稳压器等部分组成。框图如右图所示。 传感器的选择 信号放大模块设计 如何减少噪声或把噪声与信号分离开来，是信号放大器设计的关键 。 如右图所示。本设计选择OP07做为放大电路的放大器，OP07是高精度低失调电压的精密运放，常应用于微弱信号的放大电路。 由OP07组成的双运放高共模抑制比放大电路 由电路可得：