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基于超声与CPLD技术的氧气浓度检测研究
资料介绍
声波在混合气体中的传播特性与气体成分、外界环境密切相关，因此利用声波作为定量检测混合气体中各成分的浓度成为可能。采用超声波技术的气体检测装置具有非消耗，测量范围宽，无需维护，使用寿命长等优点。在氧气检测研究方面该技术具有较高的应用价值。本文针对医疗、化工生产中氧气检测的需求，设计了一种基于超声波自干涉技术的氧气浓度检测系统。
本文介绍了二元混合气体超声检测相关理论，分析了自干涉驱动波在飞行时间测量的主要作用，并据此完成了整个检测系统的方案设计。然后以CPLD+AVR单片机为硬件平台完成超声式氧气浓度检测系统的设计。其中CPLD部分由自干涉驱动波产生电路，换能器收发切换电路，滤波、放大电路与比较电路组成。本文以此作为超声波飞行时间测量的硬件平台，并基于相位检测的超声波自干涉过零点计时方法完成了CPLD软件部分的设计。最后AVR单片机在完成对时间测量值滤波，气室温度采集之后计算出氧气的浓度值。
本文在超声氧气检测系统优化的基础上，进行了测试实验研究，结果表明，基于超声与CPLD技术的氧气浓度检测系统在全量程内能够实现误差小于1％的浓度测量，具有较好的应用前景。
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