基于光电检测技术的恶臭信号采集系统-研究

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1、万方数据摘要近几年来，随着城市化进程的加剧和人民生活水平的日益提高，城市生产与生活过程中产生的垃圾迅速增加，其散发的恶臭气味严重影响了人类的身体健康。除此之外，还有化工、制药公司等排放的令人窒息的气体同样不容乐观。因此恶臭气体已经成为了重点监测的对象，但是国内对恶臭污染的治理还很不完善，而且没有成熟的检测系统。因此，研发出高性价比的恶臭检测系统迫在眉睫。通过对国内外现有的恶臭测量方法的研究，结合现有的光电检测技术，本课题设计了一种基于光吸收的恶臭信号采集系统。该系统基于光电比色法，采用双光路即每个采集电路模块设两个光路：一路参考光，一路信号光，其中两路信号采集时都使用了双边带调幅技术，相敏

2、解调后的两路信号进入差分放大器做差，并且将差分信号用宽量程可编程增益放大器放大至理想AD值。该系统适合采集宽范围浓度的恶臭信号，尤其适合测量微弱的恶臭信号。该设计方案不但能够抵抗干扰，降低噪声，提高采集的灵敏度，而且增大了量程。通过研究分析，并结合系统特点最终确定了嵌入式的系统架构，为了防止后续课题进行复杂运算，预留了上位机接口。通过与其他芯片对比，最终选择STM32F103VET6作为主控芯片，有效地降低了成本，增加了系统的灵活性。本课题移植了μC/OS-Ⅲ操作系统，保证了采集气体的实时性。由于该操作系统没有图形界面，又移植了STemWin图形界面并对其底层接口进行了优化。然后编写了各模

3、块的驱动程序，并且完成了对信号的采集、显示、保存和人机交互任务。系统设计完成后进行了整机测试，实验结果表明，系统的灵敏度高，量程范围大、重复性好，稳定性高，可靠性及实时性都能满足课题的要求，有重要的实用价值和广阔的应用前景。除此之外，由于使用了嵌入式系统，还具有设计成本低、体积小巧、交互界面人性化等优点。关键字：混合恶臭光电检测调幅技术嵌入式I万方数据II万方数据ABSTRACTWiththeintensificationofurbanizationandtheimprovementofpeople’sliving standards.Thewasteproducedduringthepr

4、oductionandlivingprocessalsoincreases rapidly,anditsstenchseriouslyinfluencesthehealthofhumanbeings.Inaddition,The disgustingandsuffocatinggasfromtheIndustrialandpharmaceuticalcompaniesisalsonot optimistic.Somalodorousgaseshasbecomeakeymonitoringobject.However,domestic stenchpollutioncontrolisfarf

5、romperfect,andthereisnoprovendetection system.Therefore,developingahighcost-effectivestenchdetectionsystemisimminent. Throughtheresearchonthedomesticandforeignodormeasurementmethods, combinedwiththephotoelectricdetectiontechnologysofar,thispaperhasdesginedan odorsignalacquisitionsystembasedonlight

6、absorption.Thesystemwhichisbasedon photoelectriccolorimetrymethodusestwoopticalpaththatis,eachacquisitioncircuit modulehastwoopticalpaths:oneisreferencelightpath,theotherissignalpath.Bothsignal acquisitioncircuitsusesdouble-sidebandamplitudemodulationtechnology.Thetwo signalsafterphase-sensitivede

7、modulationgoesintothedifferentialamplifiertomakethe difference.Andthen,weuseawiderangeprogrammablegainamplifiertogetthedesired ADvalue.Thesystemissuitableforawiderangeofconcentrationsofmalodorous acquisitionsigna