水处理氯消毒自动监控报警系统

氯气自动监控报警系统是针对水处理过程氯泄漏问题所研制的.该系统以恒电位电解式传感器为检测前端,以MSP430F149单片机作为核心处理芯片,设计恒电位电路,信号调理电路,二阶报警电路,控制电路及人机监控界面.系统测量范围为0～ 20 ppm(1 ppm=10-6),测量精度达到0.1 ppm.通过实验测试,自动监测系统达到预期的要求,可广泛应用于化工,制药,造纸,水处理等作业现场,能够满足监控的需求.     

煤矿井下粉尘信号光电检测电路的研究

煤矿井下煤尘含量高,对工人的身体健康和安全生产构成的危害大.目前粉尘常见的检测装置通常需要有机械转动部分、且结构复杂.根据粉尘粒子的光辐射原理,采用光电器件对煤尘浓度进行了实验研究,设计出了粉尘信号检测、信号处理和数字显示电路.A/D转换和显示驱动电路由一块ICL7106芯片构成,简化了电路结构.该检测电路能对煤矿井下煤尘浓度进行连续检测.     

原子力显微镜探针振动信号检测电路设计

针对基于模拟电路的原子力显微镜探针振动检测系统噪声高,抗干扰能力差,以及基于数字集成电路的检测系统对不同控制系统兼容性差,成本高的缺点,且探针位移小,频率高的特点以及光电信号检测的准确度和精确度都对成像质量有直接影响,文中设计一种高增益、宽频带的基于运算放大器的探针信号运算处理电路,实现对原子力显微镜四象限微弱光电信号的检测、放大、逻辑运算以及滤波功能。实验表明:电路可以对四象限微弱电流信号进行I-V转换,放大增益可以达到40 d B以上,同时逻辑运算电路可检测共振频率为70 k Hz～2 MHz的探针振动信号,涵盖了原子力显微镜的探针振动工作范围。该电路很好地抑制寄生电容的影响,检测系统整体热噪声低于■。     

基于无线传感器网络的实验室混合气体远程定量分析

为解决实验室排放液体、气体废弃物严重污染环境的问题,应用无线传感器网络技术,设计了实验室环境远程监测系统.采用单一热线型半导体气敏元件HS -513温度调制技术,运用支持向量机回归算法建立混合气体分析模型,提高小样本情况下的泛化性能,实现了对混合气体的定量分析.对乙醇和二甲苯两种混合气体样本进行实验,结果表明该系统可有效分析实验室混合气体成份,具有较高的精度,并可通过无线传感器网络对混合气体远程实时监测分析.     

基于ZigBee技术的轴承温度检测系统

为实现轴承温度的实时检测,设计了基于ZigBee无线通信技术的轴承温度检测系统.通过数字化温度传感器DS18B20检测轴承温度,应用JN5139模块构建ZigBee无线系统,并利用其内部电源监控电路检测电压.经实验表明,系统工作稳定可靠,能持续工作半年之久.     

基于DSP2812的磁悬浮轴承位移检测控制系统设计

针对磁悬浮轴承系统位移检测的特点,设计了一套以TMS320F2812 DSP为核心的磁悬浮轴承位移检测控制系统.详细介绍了电涡流位移传感器的工作原理,设计了磁悬浮轴承系统的数字控制器、位移信号调理电路等相关硬件电路,并对所设计的位移检测数字控制系统进行了软件实现,给出了主程序和中断子程序流程图,最后,对所设计的磁悬浮轴承位移检测数字控制系统进行了试验验证.     

氯气检测报警器的设计

提出了一种以LM3S1138 Cortex-M3处理器为核心的氯气检测报警器的软硬件设计.采用恒电位电解式氯气传感器对空气中的氯气浓度进行测量.设计了恒电位电路、信号调理电路、人机接口电路和报警电路,同时采用软件温湿度补偿策略,实现温湿度自动补偿.该报警器测量氯气浓度范围为0～20 ppm,(1 ppm=10-6)测量精度达到0.1 ppm,响应时间＜60 s.具有时间显示,一、二阶报警和报警锁存等功能.可广泛应用于石油化工、造纸、纺织、水处理等场合.     

反射式塑料光纤微距检测系统的设计

文中,依据光纤镜面反射原理,并利用塑料光纤成本低、可绕性好和芯径粗易于加工的特点,进行了塑料光纤微距传感检测系统的设计.重点介绍了传感器的原理、测量系统的组成、检测电路的特点等,给出了光信号处理系统、电信号处理系统、软件程序设计以及实验测量结果.实验结果表明,在0～1 mm范围内传感器输出与待测距离成线性关系,灵敏度为1.72 mV/μm,平均相对误差为0.483％,适合于微距的测量.     

基于数字锁相环的FPGA多通道频率测量系统设计

针对传统频率测量电路复杂、采集速度较慢的问题,基于FPGA(现场可编程逻辑门阵列),采用全数字锁相环对待测量信号进行倍频,辅以自适应时钟模块、计数模块和串口接收发送模块,设计了多通道频率测量系统,从而达到精简电路并实现对多路待测信号的快速精准测量。实验结果表明,对于100 Hz~10 MHz频率的稳定信号,测量时间仅为100 ms,与标准频率计相比,相对误差<0.5 ppm(1 ppm=10-6)。可用于多路频率信号的实时采集测量。     

红外瓦斯传感器微弱信号处理电路设计

为提高红外瓦斯传感器的检测灵敏度和系统信噪比,基于微弱信号检测原理,采用单光路双波长的实验方案,设计了以差动放大电路为核心的微弱信号数据处理电路,提高了系统的检测灵敏度,电路结构简单、实用、可靠。在实验室条件下,对该系统进行了瓦斯浓度的性能测试,并对实验数据进行了数据拟合处理,给出了瓦斯浓度与电压的关系式。试验结果表明,该电路能够有效地提取瓦斯浓度变化量信息,满足系统要求的0.5%检测灵敏度。     

Novel Gas Concentration Measurements based on Harmonic Detection and a Broadband Light Source

The determination of gas concentration based on harmonic detection was studied theoretically and experimentally. The principle of second harmonic detection technology based on a broadband light source and the impact of modulation parameters on the harmonic signals were analyzed theoretically. The principles of multiple modulation were analyzed in order to improve the detection resolution. A fiber Bragg grating bonded to a carbon fiber cantilever was designed to achieve wavelength modulation. The impact of the modulation frequency and voltage amplitude on the second harmonic signals were studied experimentally. The output of the detector and the impact of the random noise were analyzed at different modulation frequencies and amplitudes. The optimum frequency and amplitude were determined to be 40 Hz and 2 V. The measurement of acetylene was carried out using this system. The results show that the gas measurement limit was 500 ppm, the stability was 3.92%, and the system sensitivity was 1 µV/ppm.     

自动追光系统设计

以STC89C52单片机作为整个系统的控制核心,采用光电检测追光模式设计了一个自动追光系统.在光电检测追踪模式下,光电检测部分采用光敏三极管3DU5C作为光电传感器对光源信号进行采样,通过光敏三极管的比较电路来判断光源的方位,并通过A/D转换芯片ADC0809转换成数字信号,单片机采用L298N驱动电路驱动直流电机以控制小车,从而达到了自动追踪光源的目的.     

激光遥感探测甲烷气体最低接收功率需求研究

对使用单一激光源遥感检测甲烷气体方案所需的最低激光功率进行了理论分析,通过实验获得的接收光功率与测量精度的变化趋势,得出了在甲烷样品气浓度为150ppm下,接收功率在3nW以上就可实现测量,10nW以上可以实现有效测量,50nW以上可以实现精确测量的结论。     

用于电弧检测的电力专用SoC设计

针对传统的电弧电路故障检测结果不准确的问题,设计用于电弧检测的SoC系统,并且在55nm工艺下进行流片验证。采用包含两种结构的模数转换器的片上电压源,设计了锁相环以及复位电路,精度最高可达8.67 bit。验证结果表明,本设计可提高电弧检测的准确性。     

基于谐波检测的光谱吸收型光纤瓦斯传感器

针对目前煤矿普遍采用的热催化瓦斯探测传感器的检测灵敏度低、环境干扰大的缺陷,设计了基于谐波检测的光谱吸收型光纤瓦斯传感器。该传感器采用锁相放大器为核心的微弱信号处理电路,通过对一次谐波和二次谐波的实验数据进行数据拟合,实现了对瓦斯气体浓度的实时精确检测。实验结果表明:该传感器能够有效地提取瓦斯浓度变化信息,测量误差小,灵敏度高。     

发光二极管诱导荧光微芯片分析检测器的研制

以高功率发光二极管(LED)为激发光源,研制了一种小型LED诱导荧光检测器,用于微流控芯片分析检测.利用MOS管压控恒流原理,设计恒流驱动电路,使高功率LED发光稳定.通过设计和制造光学结构,成功地将LED发散光聚焦成约3.5 mm×0.3 mm的线状光束,实现了与微流控芯片中的微通道对准,简化了复杂的机械校准结构,且大大减少了光学系统体积(约为9.5 cm×4 cm×17 cm).用荧光染料NBD和高密度脂蛋白评价该体系的性能,结果表明,LED激发光源稳定,检测器重复性好,可用于微流控芯片毛细管电泳分析检测,基本实现了LED诱导荧光检测器的微型化.     

Differential mode excitation photoacoustic spectroscopy: a new photoacoustic detection scheme

A robust and simple gas sensor based on a novel photoacoustic scheme named "differential mode excitation photoacoustic spectroscopy (DME-PAS)" is presented. This method takes advantage of the selective excitation of two different modes in a resonant photoacoustic cell. A blackbody light source is used for simplicity in combination with optical correlation to provide a good selectivity. The frequency response of the proposed resonant cell is modeled using the extended Helmholtz resonator theory. The DME-PAS device is tested using acetone vapor and a model developed to describe its response when the gas concentration is varied. The obtained limit of detection is 25 ppm m(-1) for acetone in room air. Using DME-PAS, the derived gas concentration is affected neither by intensity fluctuations of the light source nor by any microphone drifts.     

日盲紫外探测系统的设计

导弹尾焰是日盲紫外探测的目标,日盲辐射主要来源于燃料在二次燃烧过程中的化学发光和粒子的热辐射。基于点光源推导尾焰辐射强度与系统输出电压的关系,分析系统各个参数的影响。设计探测电路在不同距离对目标进行探测,实验结果表明,系统能够良好响应目标距离的变化。     

差分式中红外一氧化碳检测仪的研制

根据CO分子在中红外波段的吸收特性,利用红外热辐射光源(IR55)和双通道热释电探测器(LM244),研制了一种差分式CO检测仪。通过双通道锁相放大器对探测器输出的两路信号进行处理,有效地抑制了系统噪声,提高了仪器的检测精度。介绍了系统的检测原理,给出了光学系统和双通道锁相放大器的实现方案,该锁相放大器能提取的最小标准信号幅度为1 m V,移相误差小于0.2%。利用配备的体积分数为0~1×10~(-3)的CO样品,开展了气体检测实验。实验结果表明:系统的检测下限为1×10~(-5),相对测量误差小于15%。当气体体积分数为0×10~(-6)时,测得浓度的波动范围为-5.2×10~(-6)~6.2×10~(-6)。考虑静态配气时气体在气室中扩散的时间,仪器的响应时间约为58~62 s。同基于量子级联激光器和分布反馈激光器的CO检测仪相比,所研制的仪器具有结构简单、性价比高等优势,在煤矿、环保等场合的CO检测方面具有较好的应用前景。