智能氧化锆测氧仪的研究与设计

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1、武汉科技大学硕士学位论文智能氧化锆测氧仪的研究与设计姓名：黄睿申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：方康玲20060425武汉科技大学硕士学位论文第1页摘要分析氧的含量在工业生产、医学和环境保护等领域有着十分重要的意义。而氧化锆式氧分析器以其特有的反应机理，能监测出高粉尘、高温和混合气体的氧含量，并且广泛应用于汽车领域、各种工业炉和窑中烟气的含氧量、环保领域等。目前，国内氧分析仪的研制比较滞后，具体表现为：测量精度不高、传感器工况不稳定和仪表寿命短等缺点，因此研制国内具有高精度、高性能、高可靠性的氧化锆气体氧分析仪具有可观

2、的经济效益和显著的社会效益。本文通过对氧化锆测氧原理的分析得出，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。本文提出了一种温度分段PI．模糊控制的方法，并且将该方法应用于仪表的研制中，实践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。针对工业测氧的要求，本文提出了设计氧化锆测氧仪的总体方案，阐述了在硬件设计和软件设计上氧化锆测氧仪的具体实现过程，完成了各项定性和定量的仪表测试。关键词：PI控制；模糊控制；氧化锆：测氧仪；AVR第1I页武汉科技大学硕士学位论文AbstractAnalysisofoxygencon

3、tentisveryimportantinthefieldofindustrialproduction，medicineandenvironmentalprotection．Withspecialcharacteristic，theZr02oxygencontentanalyzerCandetecttheoxygencontentofhi曲densityofpower,hightemperature，hybridair,etc．Theanalyzeriswidelyusedinthefieldofautomobile，industria

4、lboilers’exhaustgasanalysis，environmentalprotection．Nowthedomesticresearchlevelofoxygencontentanalyzerisfarfallbehindofinternational’S．Comparedwithinternational’Sanalyzer,domestic’Shavedisadvantageoflowermeasurementprecision，lowercontrolstabilityofsensor’Sworkcondition，s

5、horterlife．SoresearchdomestichighprecisionandhighperformanceZr02oxygencontentanalyzerhaveprominenteconomicandsocietalbenefit．WithanalyzingZr02oxygencontentprinciple，wedrawaconclusionthattheimportantkeytOimprovemeasureprecisionofoxygencontentisthestablecontrolofthesensor’

6、Sworktemperature．AkindofPI—Fuzzycontrolmethodisprovidedtocontrolthesensor’Sworktemperature，theexperimenttestifiedthemethodcanremarkablyimproveprecisionandstabilityofsensor'sworkingtemperature’Scontr01．TheflameprojectofdesigntheZr02oxygencontentanalyzerisprovided，detailde

7、signofitisdepictedinbothhardwareandsoftware．Testreportofinstrumentisavailableinthepaper．Keywords：PIControl；FuzzyControl；Zr02；Oxygencontentanalyze；AVR武汉科技大学硕士学位论文第1页第一章绪论氧不仅与人的生存息息相关，而且也是与化学、生化反应和物理现象关系最密切的一种化学元素。无论是在工业、农业、能源、交通、医疗、生态环境等各个方面，还是在日常生活中，氧是需要控制与测量最多的一种物质元素。分析

8、氧的含量在生产、医学和环境保护等领域有着十分重要的意义。一台大型锅炉烟道气中的氧含量每下降2％燃烧效率就增加约1％，在冶金工业中，富氧鼓风时的氧含量提高1％，钢产量可提高4％。监视燃烧过程，保证燃烧效率：测