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具有温湿度补偿功能的超声波甲烷检测技术
资料介绍
甲烷是天然气、煤矿坑道气和沼气等的主要成分，它不光在气体能源方面是一种优质燃料，同时在化工类产品和一些合成气体的制造中，也是不可或缺的重要原材料。甲烷是易燃易爆气体，当含量在空气中占到一定比重时，如遇明火，会产生剧烈的爆炸。目前市面上检测甲烷浓度的仪器绝大多数采用催化式传感器，也有部分使用半导体传感器，使用这两类传感器存在的主要问题是使用寿命短、稳定性较差而且功耗普遍偏高。基于此种背景，提出一种高效稳定的甲烷浓度检测技术就显得尤为重要，具有很强的实际意义。
在不同介质中传播时超声波具有差异性的速度，利用这一特性，本文提出了一种新型检测方法——具有温湿度补偿功能的超声波甲烷浓度检测技术，本方法采用一对超声波探头构成的单声道进行测量，其中发射探头发送超声波，另一端的探头负责接收超声波信号，在收发探头之间放置一个声栏，用于降低超声波反射干扰。接收探头的信号经过信号调理电路放大，之后进入检相电路、占空比电压转换路实现相位测量，再接入单片机系统进行数据处理。本文进行了环境温湿度对声速影响的理论分析，建立了气体浓度与声速、相位差以及温湿度的数学关系式。此方法有效地补偿了环境温湿度对超声波测量的影响，提高了测量精度，可在很宽的环境温湿度条件下工作，具有更好的稳定性。
基于声速、相位差、环境温湿度和气体浓度的数学模型，本文设计了单片机数据处理软件，对样机进行了测试，实测结果验证了该方法较好地实现了温湿度补偿，并具有较高的测量精度。
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