恶臭在线检测系统的优化方法研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：硕士学位论文恶臭在线检测系统的优化方法研究论文作者：王晓辰学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：仪器科学与技术指导教师：张思祥职称：教授资助基金项目：国家重大科学仪器设备开发专项“恶臭自动在线监测预警仪器开发及应用示范”DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofInstrumentScienceandTechnologyRESEARCHONTHEOPTIMIZATIONMETHODSOFONLINEDETECTIONSYSTEMFORODORGA

2、SByWangXiaochenSupervisor:Prof.May2017ThisworksupportedbytheNationalKeyScientificInstrumentandEquipmentDevelopmentProjectsofChina.原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本

3、人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要恶臭直接影响着人们的生活质量和身心健康，因此恶臭检测已经成为环境保护的一项重要内容。恶臭在线检测仪器可以有效地分析恶臭气体的成分和浓度，既是环

4、境治理的重要工具也是环保执法的重要依据。对现有恶臭检测仪器中存在的不足进行优化和改善，实现更加快速、准确、低浓度检测是本论文的主要研究内容。论文首先研究了气相色谱法的基本理论和恶臭在线检测的基本原理，分析了恶臭在线检测系统的组成和特点，总结了目前已有的恶臭在线检测仪器中存在的缺陷，提出了对系统的优化方法、研究内容和实验方案。在系统硬件的优化中，为了降低检出限，开展了基于热解吸原理的气体预浓缩装置气路和硬件电路的研究，提出了正常测量和浓缩测量双量程测量方法；设计了基于六通阀的自动进样系统，减小了气路切换过程中载气流速变化对于测量的影响；完成了程控增益信号采集系统，提高了分辨

5、力；通过COMSOL进行了加热方式仿真，选择了多点测量、局部加热的方式，完成了芯片式色谱柱温控系统的设计；最后进行了测控电路的集成与硬件资源的扩展。软件系统优化方面，主要分为串口屏程序设计和下位机程序优化，实现了友好的人机交互。在下位机软件设计中，针对系统中噪声的特点，选择了SG数字滤波器，并通过实验确定了最优的参数；综合考虑了色谱峰的斜率、幅值以及噪声等因素，提出了适用于下位机的峰识别算法，提高了峰检测的准确性；确定了定性、定量分析方法和用户自标定程序，并通过实验获得了三种气体的标准曲线；开发了数据的存储、历史数据浏览等文件管理程序，使系统的软件功能得到扩展和完善。在系

6、统硬件和软件优化的基础上，开展了实验研究。本文详细描述了系统的稳定性和重复性实验；以恶臭中典型的甲苯为对象，利用实验数据分析了温度、流量和进样量对测量结果的影响；通过均匀实验方法对于苯和甲苯的混合气体进行了分离实验，确定了最优化的工作条件。实验结果表明：最佳的色谱分离温度为50℃，载气流量为3mL/min。系统的标准偏差为0.53mV，相对标准偏差约1%，系统对甲硫醚的最低检出限为50ppb。论文最后，对研究工作中存在的不足和改进措施进行了阐述，并对今后研究的发展方向进行了展望。关键词：恶臭气体芯片式色谱柱气相色谱气体浓缩优化方法IABSTRACTOdordirectly

7、affectspeople'squalityoflifeandphysicalandmentalhealth,sotheodordetectionhasbecomeanimportantpartofenvironmentalprotection.Theon-linedetectioninstrumentcaneffectivelyanalyzethecompositionandconcentrationofodorgas,whichisnotonlyanimportanttoolforenvironmentalgovernan