基于透射式的煤尘浓度监测系统方法研究

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1、硕士学位论文基于透射式的煤尘浓度监测系统方法研究StudyofCoalDustConcentrationDetectionSystemBasedonthePrincipleofTransmission作者：蒋昌龙导师：童敏明教授中国矿业大学二〇一五年四月中图分类号学校代码10290UDC密级公开中国矿业大学硕士学位论文基于透射式的煤尘浓度监测系统方法研究StudyofCoalDustConcentrationDetectionSystemBasedonthePrincipleofTransmission作者蒋昌龙导师童敏明教授申请学位工学硕士培养单位信电学院学

2、科专业控制科学与工程研究方向检测技术与自动化装置答辩委员会主席评阅人二○一五年四月论文审阅认定书研究生蒋昌龙在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢光阴似箭，时光如梭，三年的研究生学习生涯即将结束，回顾这三年的求学历程，对于那些引导、帮助和鼓励我的人心里充满了感激，在此表示感谢！首先，感谢尊敬的童敏明教授。童老师在论文选题、材料搜索和论文写作技巧等方面给

3、予我很多指导和建议，使我在科研思路拓展方面受到很大的启发，科研能力上取得了较大进步。童老师渊博的知识和严谨的治学态度使我收益匪浅。在此论文完成之际，谨向尊敬的童老师表示衷心的感谢！感谢实验室的老师和同学在论文写作和生活中给予我宝贵的建议和无私的帮助，在此感谢唐守峰老师、董海波老师，感谢梁良师兄、李猛师兄，感谢李兰霞、汪博、李高军、郑冰环、杜雨馨、吕广军和胡宗滔！感谢宿舍的舍友们的关心和帮助！感谢我的父母，他们一直给予我默默的支持和鼓励，是我最坚强的后盾！由于水平和时间有限，论文难免有不当和不足之处，诚挚恳请各位专家教授予以批评、指正。摘要在采煤作业的过程中，巷

4、道内会产生大量的煤尘，不仅影响作业生产，还会对采煤工作人员的健康造成极大的危害，引发煤肺病，而且当煤尘浓度达到一定界限并有明火时，还会发生煤尘爆炸事故，威胁矿井安全生产。因此，矿井煤尘浓度监测已成为煤矿安全生产的重要环节之一，及时有效地监测生产过程中产生的煤尘是必要的，采取有效除尘降尘措施，确保作业现场人员的生命安全。本文在十二五国家支撑计划项目“矿井爆炸危险性实时监测预警技术研究2013BAK06B08”的资助下，围绕煤尘监测预警装置的研制目标，在分析比较了国内外常用的煤尘浓度检测方法的基础上，提出了基于结合朗伯-比耳定律和Mie散射理论的煤尘浓度测量方法。

5、本文在分析了透射式煤尘浓度测量原理基础上，利用Mie理论测定两个小角散射光强比，得到煤尘颗粒平均粒径，然后利用朗伯-比尔定律，通过测量出透射激光的衰减程度，得到煤尘的浓度。本文在分析了测量系统中可能造成测量误差的各种因素，对测量系统进行针对性设计，将双光路比例差分应用到测量系统中，有效地消除温度变化、光源波动等因素造成的测量误差。在采集煤尘浓度信号分析处理中，针对光电传感器微弱信号在放大及转换过程中加入的各种噪声信号使用数字滤波算法处理，通过仿真及实验，验证了滤波算法的性能和可靠性。本文完成了煤尘测量系统的软、硬件设计，硬件主要包括前置放大电路、A/D转换电路

6、、FPGA主控制模块、CAN总线通讯电路、显示与声光报警电路及电源电路。软件设计包括FPGA程序设计，A/D模数转换驱动程序和数据滤波处理模块的设计及CAN总线通信模块的设计等。最后，对煤尘浓度监测系统进行了实验验证，实验结果完全符合设计的要求。该论文有图47幅，表11个，参考文献60篇。关键词：煤尘浓度检测；透射式；朗伯-比尔定律；信号噪声处理IAbstractIntheprocessofcoalminingoperations,alotofdustwillbeproducedintheroadway,notonlyaffectstheoperationof

7、production,canalsocausegreatharmtothehealthofworkersmining,causinglungdisease.Andwhenthecoaldustconcentrationreachesacertainlimitandthereisfire,itmaycauseacoaldustexplosion,threatingminesafety.Therefore,minecoaldustconcentrationmonitoringhasbecomeanimportantpartofcoalmineproductions

8、afety,timelyandeffe