新型嵌入式甲烷无线检测仪的研制.pdf

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1、2012正仪表技术与传感器2012第3期InstrumentTechniqueandSensorNO．3新型嵌入式甲烷无线检测仪的研制张毅，苗玉杰，王红芬(中国环境管理干部学院，河北秦皇岛066004)摘要：提出了一种基于嵌入式计算机技术和ZigBee无线传感网络技术的新型甲烷无线检测仪设计方案。采用单只普通LED为光源，通过嵌入式微计算机系统控制完成交替滤光斩波来得到双波长入射光束，根据甲烷对光线的吸收原理计算气体浓度和变化率；通过ZigBee实现仪器组网和数据远传。测试表明，该检测仪具有检测精度高、反应速度快、组网灵活和实用性强等优点。关键词：嵌入式；甲烷；Zi

2、gBee；无线；检测仪中图分类号：TN304．92文献标识码：A文章编号：1002—1841(2012)03—0036—02DesignofNovelWirelessOpticalFiberDetectorforMethaneZHANGYi，MIAOYu-jie，WANGHong-fen(EnvironmentManagementCollegeofChina，Qinhuangdao066004，China)Abstract：Inordertosolvetheshortcomingsofthedetectionofmethane，anovelimplementatio

3、nofopticalfibermethanede—tectorwasdesignedbasedontheembeddedmicroprocessorandZigBeewirelesstechnology．TheLEDwasusedasthelightsource．TheembeddedmicroprocessorMCUWasusedtorealizetheautomaticalternatechoppingandthecalculationofgasconcentrationanditsrate．ZigBeetechnologywasusedtorealizethe

4、dataremotedelivery．Experimentresultsshowthatthedetectorhasthecharacteristicofhighsensitivityandhighreactionspeed．Itallowsformoreflexiblenetworking，moreeffectivetransmissionsystem，andithasgoodpracticability．Keywords：embedded；methane；ZigBee；wireless；detector0引言合气体中的甲烷浓度和变化率的值，然后进行LCD显示和数

5、据甲烷检测具有重要价值⋯。目前，基于光纤传感技术的甲存储并在必要时进行ZigBee无线数据远传。在检测仪设计中还烷检测技术发展迅速。文献[2—4]提出了吸收式光纤甲配置了USB数据接口电路，以便和PC机进行联机操作。烷气体传感方法，实现了采用普通LED为光源的光纤甲烷浓度厂⋯⋯⋯一—。军一一～～检测；文献[5]提出了基于计算机自动斩波的单光路检测仪方I光案，解决了光源波动和双光路差异对测量精度的影响。这些已i[有的光纤甲烷检测系统虽然具有精度高、寿命长等优点，但只是局限在了本地测量上，无法实现数据的远程传输和多传感器1l聚艳的联合组网。为解决这些问题，文中在上述研究

6、的基础上将ZigBee无线传感组网技术引入进来，提出了一种新型差分式光：＼，————llf信号预处理f键盘输LCD显；耦备器纤甲烷无线检测仪的设计和实现方案，提高了光纤甲烷检测的入模块示模块●组网灵活性，拓展了仪器的使用范围，取得了很好的实用效果。；—一、甲烷气道1检测仪整体结构文中基于ZigBee无线传感网络技术和嵌入式微处理器设计微嵌处入理式器H鼍}-一，—÷——■、实现的无线检测仪的整体结构如图1所示，主要由传感光路。I露、、————j——和主控电路组成。传感光路的设计中，采用1．33p,m的LED作、l33m回Il为传感器的激发光源。工作过程中，嵌入式微处理

7、器通过驱动无线通信电路lUSB接口电路LED光源电路控制步进电机来带动两块滤光片转动，实现对LED光线的交替滤波，滤波后的光束被摄入甲烷气体通道，经过气体对光线的透射、散射和吸收作用后，被对面的耦合器捕获，经光纤传导图1检测仪整体结构框图2硬件设计和光路斩波处理后作用在光电感应管上；光电感应管发出的电检测仪的硬件电路主要由核心处理器、光电感应及预处信号经信号预处理后送入嵌入式微处理器，由微处理器计算混理、ZigBee无线数据传送、数据显示、步进电机驱动及USB数据接口等模块组成。其中ZigBee无线数据传送模块、数据显示模收稿日期：2011—11—14收修改稿日