|
|
|
基于USB总线的嵌入式甲烷气体检测系统设计
|
|
【建筑防水材料论文】[摘要]文章应用红外吸收原理,设计了基于C8051F340单片机的嵌入式甲烷气体检测系统。该系统应用新一代、高性能的CIP-51单片机,实现了气体浓度的测量。通过USB接口实现与PC机的数据通信,完成了实验数据存储。该检测系统根据温度的实时测量值,并应用最小二乘法对甲烷气体浓度测量值进行温度校正。 [关键词]甲烷;嵌入式系统;最小二乘法;USB接口;C8051F 一、引言 甲烷是一种无色、无味的易燃、易爆气体,其浓度检测,在煤炭、石化、农业、环保和城市生活燃气等诸多领域有着广泛应用。近年来,红外吸收式气体检测技术有了长足发展,正成为迅速发展起来的有效技术手段。它具有精度和灵敏度高,响应速度快,测量范围大,寿命长、可靠性好等一系列优点[1],受到国内外的广泛重视。 本文应用甲烷气体红外吸收原理,以高性能的C8051F340单片机[2]为核心,设计了基于单片机的数据采集系统,实现了甲烷气体浓度的测量。该系统同时实现了对环境温度的实时测量,并采用最小二乘法对气体浓度测量值进行了温度校正,以消除温度对气体浓度检测的影响。该系统所采用的C8051F340单片机内部集成了USB控制器和10位的AD转换器,有效减小了测量系统的体积,提高了测量的准确性和可靠性。 二、工作原理与硬件系统组成 甲烷气体浓度的检测基于气体对红外辐射的吸收原理。当红外光通过一定浓度的被测甲烷气体时,气体分子吸收了某些特定频率的红外辐射,透射光的强度随之变小。其吸收关系遵循Lambert-Beer定律[3]: 可见,透射光与入射光强度之比是气室长度L,吸收截面 和被测气体浓度C的函数。通过测量入射光和透射光的强度就能测出气体的浓度。 测量系统由红外甲烷气体测量系统和温度测量系统组成,如图1所示。甲烷气体浓度测量系统由红外甲烷传感器、信号调理电路、AD转换电路构成,单片机控制AD转换,完成甲烷浓度电压信号的采集。温度测量系统以温敏电阻为敏感元件,通过放大、滤波,AD转换,由单片机完成温度电压信号的采集。单片机根据实时测得
|
|
|
|
<<<<<全文未完>>>>> 全文字数约1726字
|
要阅读全文请先注册成VIP会员!详情请阅读会员专区!
VIP会员可以阅读全文, 欢迎加入VIP会员专区! 加入VIP会员步骤如下:
注册用户名→在线购卡
|
|
|
|