基于氧化锆传感器的烟气含氧量检测技术

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1、掣㈣州一⑧天洋大薯硕士学位论文学科专业：测试计量拄术及仪器作者姓名：墨鱼堡指导教师：孙长库教授天津大学研究生院2008年8月Y1530818基于氧化锆传感器的烟气含氧量检测技术MeasuringTechnologyoftheOxygenContentinFlueGasBasedonZirconiaSensor学科专业：测试计量技术及仪器研究生：梁向锋指导教师：孙长库教授天津大学精密仪器与光电子工程学院二零零八年八月中文摘要分析氧含量在工业生产、医学和环境保护等领域有着十分重要的意义。提高燃烧效率，合理利用能源，已成为工业生产中的

2、一个重大课题。在石油、发电、化工等领域，锅炉中烟气氧含量可直接反映燃烧状况，氧含量的测量是非常重要的。本文研究的烟气含氧量在线检测技术是基于氧化锆固体电解质测氧的原理，论文分析了影响氧量测量的各种外在内在因素，得出了烟气氧含量在线测量的实际刻度方程，氧化锆传感器工作温度的恒定控制是提高测量精度的关键性技术之一。综合目前比较常见的温度控制算法，提出一种模糊．P1分段控制的控温方法，并将该方法应用于本系统的设计中，由此设计了适合于烟气含氧量在线检测的测控电路，实验证明该方法显著地提高了氧化锆传感器的控温精度和稳定性。本系统电路设计中

3、采用新型微控制器MSP430系列单片机作为核心，简化了系统硬件设计工作，提高了系统的抗干扰性与稳定性，并给出了氧电势放大电路、热电偶温补调理模块、电压电流转换模块以及通讯模块等外围电路的设计与实现，对其性能做了实验测试，完全满足氧化锆传感器氧含量检测对精度与稳定性的要求。关键词：氧化锆模糊一PI控制氧含量测控电路ABSTRACTAnalysisofoxygencontentisveryimportantinthefieldofindustrialproduction，medicineandenvironmentalprotect

4、ion．Howtoimprovethecombustionefficiencyandutilizeenergysourcesrationallyhasbeenaveryimportantsubjectinindustrialproduction．Inoil，energy,chemicalandmanyotherareas，theoxygencontentoftheflueinboilercandirectlyreflectthecombustionconditions．Soitisimportanttomeasuretheoxy

5、gencontent．WithanalyzingZr02oxygencontentprincipleandkindsofoutsideandintrinsicfactorsaffectedthemeasurementoftheoxygencontent，wemakeapracticalequationthatusedinonlinemeasurementofoxygencontentinfluegas，anddrawaconclusionthattheimportantkeytoimprovemeasureprecisionof

6、oxygencontentisthestablecontrolofthesensor’Sworktemperature．AkindofPI．Fuzzycontrolmethodisprovidedtocontrolthesensor’Sworktemperature，theexperimenttestifiedthemethodcanremarkablyimproveprecisionandstabilityofsensor’Sworkingtemperaturecontr01．ThedesignbasedontheMSP430

7、mcureleasedthehardwarework，increasedtheanti-jammingandstabilityofsystem，andalsocontainedtheoxygenvoltagemagnifyingcircuit，thethermocouplecompensationcircuit,standardcurrentsignaloutputcircuit，communicationcircuit，etc．Experimentwasmadetotestperformanceofthecircuit，and

8、thecircuitfulfilledtherequestofoxygencontentmeasuringaboutprecisionandstability．KEYWORDS：zirconia，fuzzy—PIcontrol，oxygencontent，mea