基于DSP的动态智能配气仪的设计.pdf

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1、2015年仪表技术与传感器2O15第4期InstrumentTechniqueandSensorNo．4基于DSP的动态智能配气仪的设计陈燕，王晓荣，张进明，孔德鸿，张磊(南京工业大学自动化与电气工程学院，江苏南京211816)摘要：针对国内现场配制标准气的设备大多采用开环控制、控制精度较差的现状，在结合气体质量流量控制器原理、红外气体检测原理、模糊PID控制原理等理论基础上，构建了以DSPTMS320F2812为主控芯片的动态配气系统的总体结构，并给出了红外检测仪的硬件设计、配气过程中模糊PID的软件设

2、计、系统整体的软件设计。结果表明：此配气仪配气精度达1％，稳定性良好、响应快，且操作简单方便、体积小，可以实现任意低浓度标准气的配制，实现了预期设计目标，可以推广使用。关键词：红外气体检测；模糊PID；DSP；质量流量；标准气中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1002—1841(2015)04—0017一o4DesignofDynamicIntelligentGasMeterBasedonDSPCHENYan，WANGXiao—tong，ZHANGJin—ming，KONGDe-hong，ZH

3、ANGLei(CollegeofAutomationandElectricalEngineering，Nanjing211816，China)Abstract：Inviewofthepresentsituationthatthedomesticequipmentsfortheconfigurationofthestandardgasmostlyadoptopenloopcontrolandhavepooraccuracycontrol，combinedwiththeoriessuchasgasmassfl

4、owcontrollerprinciple，infraredgasdetectionprincipleandfuzzyPIDcontrolprinciple，thewholestructureofdynamicgasdistributionsystemusingDSPTMS320F2812asthemaincontrolchipwasconstructed，andthehardwaredesignoftheinfrareddetector，thesoftwaredesignoffuzzyPIDindist

5、ributinggasandsystemsoftwaredesignweregiven．Theresultsshowthatthegasmeterhastheaccuracyof1％．goodstability，fastresponse，simpleandconvenientoperation，andsmallvolume．Thegasmetercanachieveconfigurationofarbitrarylowconcentrationstandardgas，realizethedesiredde

6、signgoalsandcanbewidelyused．Keywords：infraredgasdetection；fuzzyPID；DSP；massflow；standardgas0引言标准气体作为参考量，在工业上被广泛用来校准测量仪器，评价测量方法准确度和检验仪器检测能力。国内标准气体的配制大多是采用简单且可靠性高的静态配气法，但其成本高，技术步骤复杂严密，不适用于连续用气的设备。针对这一现象，设计了一种动态的配气仪，该仪器以DSP为主控芯片，结合气体质量流量控制器的原理、红外气体检测原理以及配气过程

7、的模糊PID控制原理，给出了一种闭环控制的便携式智能配图1智能配气仪设计结构图气仪的设计。采用Red-ySmart智能系列气体热式质量流量控制器]，1智能配气系统的总体结构设计最显著的优点是其卓越的高精度传感器，快速响应以及动态的整体设计思路为，选用钢瓶存储的样气标准气和稀释标准测量，另外其信号模式可以为数字信号模式，方便了配气系统气作为2路源气。比如：样气标准气为一定浓度的CH／N：，稀的设计。此外Smart质量流量控制器还可以控制多种气体，如：释标准气为高纯度N：。2路源气分别经过过滤器后，与质量流N

8、2、CO2、CO、N2O、H2和CH4等。量控制器相连接，主控芯片通过数字通讯控制质量流量控制1．1红外气体检测系统硬件设计器，从而对气体流量进行实时控制。气体通过质量流量控制红外气体浓度检测仪的设计主要包括红外光源、红外滤光器，在混合室进行充分混合后，进入红外检测气室。此时，红外片、检测气室、红外传感器、信号处理模块、气室温控电路。气体浓度检测仪会根据此时的混合气浓度，反馈给主控芯片一红外气体检测的结构如图2所示，红外光源发