微型红外气体检测仪的研制

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1、中北大学硕士学位论文微型红外气体检测仪的研制姓名：梁刚申请学位级别：硕士专业：测试计量技术及仪器指导教师：张文栋;马游春20080526中北大学学位论文微型红外气体检测仪的研制摘要随着世界各国大力发展石油天然气工业以及煤炭工业，与甲烷泄漏相关的事故日益增加。这使得探测甲烷和燃油在工业区和居民区的管道中泄漏以及甲烷气体在矿井中的积累成为我们所面临的一个重要问题。经过详尽的调研我们发现目前国内矿井中用于甲烷探测的设备比较落后，使得这些设备探测范围小，反应时间慢，且目前的检查设备由于体积大、成本高、需要经常校准，不能够满足人们在日常生活中对一些有害气体检测的需

2、求。急需研制集成化、小型化、免维护的新型光学气体监测设备，增强人们的安全监测能力。针对上述需求，本论文基于红外光谱吸收原理，设计了一种红外气体检测系统。该检测系统将红外辐射强度转化为电压信号，实现了气体浓度的测量。本论文重点介绍了红外探测系统的总体设计思想、气室的光路仿真和设计以及检测系统的软、硬件设计，对如何应用高集成度混合型芯片作微控制器，来完成多路数据的采集、处理判断、数据的显示和传输等一系列功能作了重点的分析和阐述，并对红外探测的气室光路结构、温度等外界环境因素的影响等做了详细的阐述。微控制器的应用使整个系统很简单地通过一个单片机就控制起来，从而

3、使整个系统功耗大大降低、体积微型化。而针对目前大多数设备不具备数据传输方式这一特性，文章也对满足不同环境场所的数据传输方式进行了介绍，针对CAN总线数据传输方式作了阐述。本论文还针对气体检测系统的防护措施进行了较详细的介绍，重点介绍了电器设备的防爆原理、技术要求、防爆措施等，介绍了与本设计有关的防尘、防水等防护方面的内容。关键词：红外吸收光谱，红外探测器，CAN总线，气室，ZEMAX中北大学学位论文StudyofMicro—InfraredGasMonitorAbstractIncompanywiththedevelopmentofthepetroleu

4、m&gasindustryintheworld，theleakageaccidentaboutmethaneincreased、析theachpassingday．It’Sbecomingseriousproblemthathowtodetectthemethaneandfuelleakageinindustrialzone&residentialarea’sductandtheaccumulationofmethaneinmine．Afterelaborateinvestigate，wefindthatthemethanedetectionequipm

5、entofourcountry’Smineismostlyfallbehind．Soitsdetectionareaissmallanditsreactiontimeisslowly．Moreseriously，thesedetectionequipmentshavebigbodyandhighcostandneedadjusthalfthetime，itCan’tmeettherequirementofdetectingsomeharmfulgasinpeople’Sdailylife．Inordertoenhancepeople’Ssafetymon

6、itoringability，it’Sexactlyneeddevelopinganewintegration，miniaturization，lowservicingopticalgasmonitoringdevice．Basedontheabove，thegasdetectinginstrumentisachievedusingtheinfraredabsorptionspectrumprinciplewhichisbasedonthefactthatmanygaseshaveuniqueinfraredabsorptionsignaturesint

7、he2-141xmregion．TheIR—absorbinggasdetectinginstrumentisdesignedbyconvertingIRradiationtovoltagesignal，SOthegasconcentrationiscalculated．Theoveralldesignmethodofinfrareddetectionsystem，theemulationdesignoflightpathandairchamber，andsystem’Ssoftware&hardwaredesignaremajorintroducedi

8、nthispaper．Itisalsoanalyzeandexpatiateho