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基于NDIR技术的矿用瓦斯浓度检测报警装置
资料介绍
我国是煤炭开采和消费的大国。作为工业生产中最重要的能源之一，煤炭资源有着短期内不可替代的重要地位。近年来，煤矿安全事故一再发生，形成了巨大的人员伤亡和资产损失，其中瓦斯爆炸占事故缘由的很大一部分。瓦斯的主要成分是甲烷，是一种没有颜色没有味道的物质。一定浓度的甲烷能够使人缺氧而窒息。当环境中的甲烷达到5％就会导致爆炸。因此煤矿中瓦斯浓度的准确检测和及时报警就显得十分必要。
目前煤矿中最为普遍使用的甲烷浓度传感器是基于催化燃烧放热原理的电化学器件。这种传感器灵敏度低，精度差，测量范围小，容易老化中毒。它需要经常校准，并且使用寿命短。近年来，基于 NDIR技术的甲烷传感器有了一定的发展，在一定程度上克服了催化元件的局限性。但是由于红外吸收型气体传感器信号处理相对复杂，稳定性好的器件价格较高等问题，在煤矿甲烷浓度检测的使用中一直未得到普及。
本课题旨在研究一种低成本的煤矿用甲烷浓度检测仪，该设备基于 NDIR理论。具有实时浓度检测，声光报警，二线制信号输出，用户自定义遥控器设定等主要功能。同时设计并研制了配套使用的断电仪。依照节制成本的规定，内核处理器选用STC12C5A60S2单片机。显示部分按照煤矿安全生产标准的要求，采用三位数码管显示。输出信号为PWM方波信号。控制部分采用红外一体化接收头和遥控器，方便用户设定报警上限。
光源选用德国PerkinElmer公司的红外光源IR715，它具有高可靠性，稳定工作寿命可达40000小时。目前这种光源在红外气体检测中最为常用。探测器选用PYS3228-TC型热释电传感器。热释电红外传感器在调制光源的作用下，经过放大可以输出正弦信号。PYS3228常温状态下就可以工作，不需要制冷，价格低廉，稳定性好，具有极高的性价比。
本论文具体论述了传感器信号处理电路的设计。在对比同类产品的基础上提出了独创的放大，整流，滤波的设计思想。结合煤矿的使用环境，进行了有针对性的设计，完成了硬件设计和软件程序的编写，并重点介绍了本质安全和防爆的相关知识。最后完成了系统实验和误差分析。
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| 基于NDIR技术的矿用瓦斯浓度检测报警装置.pdf | 1M |
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