基于DSP的恒温控制系统设计与实现

介绍了应用于DNA提取自动化工作站的一种基于DSP(数字信号处理器)的恒温控制系统。针对自动化工作站中敞开式恒温模块的高精度温控要求和纯滞后、易受环境干扰的温控特点,分别对温控系统软硬件进行设计,应用改进的位置式PID控制算法并结合高质量的PID参数整定,实现了对恒温模块的高精度温度控制。实际测试结果表明,在开放式温控环境下,恒温模块的温控精度达到了±0.15℃,具有调温速度快、温控精度高和抗干扰能力强的特点,完全满足DNA提取自动化工作站的设计要求。     

非分光红外车辆尾气传感器系统设计

非分光红外( NDIR)是一种利用气体对红外光的选择性吸收原理进行气体浓度检测的方法.利用NDIR分析方法,设计一种车辆尾气检测传感器系统,实现对大气中存在的汽车尾气进行检测与分析.该系统使用多窗口红外传感器组合,采用v支持向量回归进行传感器建模.实验结果证明:该检测系统具有测量精度高、稳定性好和便于携带的特点,能够满足车辆尾气测量分析的需求.     

PVT仪器中的高精度温度PID控制

本文建立了多点PVT温控系统模型,分析比较了不同温控方案,选取了变形PID控温算法,获得了很好的恒温控制效果.     

基于恒温谐波检测双回路瓦斯浓度仪研究

针对传统气体传感器检测范围窄、易中毒、使用寿命短等缺陷,提出基于恒温谐波检测的双回路瓦斯浓度检测系统。通过ATMEGA16实现低浓度的电化学检测电路切换高浓度的红外吸收检测电路,恒温惠斯通电阻电桥检测电路可减少温度场对传感器性能影响;应用谐波检测原理消除红外光路干扰,稳定光源的输出功率,提高灵敏度。利用拉格朗日插值定理进行温度补偿,可消除温度漂移带来的瓦斯浓度二值性问题,并能在5.3%瓦斯浓度处实现高精度的瓦斯爆炸预警。实验结果表明：双回路检测仪具有高灵敏度、测量范围广、精度高等特点,可应用在突出灾害时瓦斯大量涌出检测中。     

非分光红外二氧化碳浓度测量仪的研究

介绍了一种非分光红外(NDIR)CO2浓度测量仪。从红外辐射与红外吸收的基本原理出发,以双通道气体吸收模型为基础,结合传感器技术,完成了以CO2浓度检测功能为核心的理论分析;围绕红外光源和红外探测器设计了驱动电路和信号处理电路,并把传感器安装在受保护的光路系统中;并且根据实验所得数据改进了浓度计算方法。     

基于PWM的模糊PID温度控制系统研究

在入井液动态损害仿真系统中温度是一项重要的影响因素。本文设计了一种基于脉冲宽度调制（PWM）技术的精确闭环温控系统。该系统采用以单片机为核心的数字电路控温技术,自适应模糊PID控制算法,通过脉宽调制的方式改变加热器件的加热功率,实现对温度的高精度控制。仿真结果表明,这种控制方式控制效果优于常规PID控制,有效地改善了系统的动态性能、稳态精度和鲁棒性。     

一种小型化多组分气体检测装置的设计

针对传统红外气体探测装置检测气体种类单一和光源稳定性差的缺点,该文设计了一种基于非分光红外(NDIR)技术的多组分气体检测系统。使用四窗口热电堆红外气体探测器,同时检测CO、CO2和HC这3种气体的浓度,并设计了恒功率光源电路,保证了光源发光的稳定性。以内部集成14位ADC和PGA模块的PSoC单片机为核心,相比传统气体探测装置,在保证检测精度的同时,有效减小了外围电路的大小,提高了装置的一体性,同时也降低了成本。设计了LabVIEW上位机,对气体浓度进行实时监测,并给出各组分气体浓度的标定方法。该检测系统成本低,小型化便于携带,探测气体误差在2%以内。     

基于TEC和PID的恒温控制系统

量热法可用于表征放射性核素衰变热功率;基于热平衡模式的量热系统,测量过程对测试环境波动较为敏感,测量精度受环境温度影响较大,因而对环境温度稳定性要求较高;为向量热系统提供稳定的恒温测试环境,基于LabWindows/CVI虚拟仪器开发平台,以半导体制冷器(TEC)为制冷元件、Pt100型铂电阻温度传感器为测温元件、高精度数字源表作为电源、高精度数字多功能表为温度测量仪表,基于网络通讯,采用比例-积分-微分(PID)控制策略,设计开发了量热计恒温控制系统;开发完成的系统软件可实现仪表通讯、数据采集与显示、恒温控制、数据分析与存储功能;以量热系统恒温层结构材料铝锭为对象进行了恒温效果测试,测试时长48 h,远高于量热系统单位测量周期;结果显示,该恒温系统可获得±0.2℃的控温精度,满足量热测试对系统环境温度稳定性的要求。     

基于非分散红外技术实时检测油烟浓度研究

饮食行业油烟污染已经成为城市环境污染的重大问题,而实时监测油烟的技术已经越来越多地被环保部门所应用。当前基于TGS2100气体探测头的实时监测技术存在检测精度不高等问题,为了提高检测油烟的精度和效率,非分散红外(NDIR)光度法在气态吸收池中的创新性运用给出了很好的解决方案。使用宽带光源和吸收波长为3.4μm的热释电探测头来从现场测量油烟浓度,并将数据同时发送到环保监测终端。     

基于遗传算法的小波神经网络在多组分气体检测中的应用

由于利用不分光红外吸收法（NDIR）的多组分气体传感器对汽车尾气（主要成分为CO2、CO、HC化合物）进行同时测量时,所测气体浓度是交叉吸收干扰后的结果,造成测量误差大,分析精度低。针对此问题,将遗传算法优化的小波神经网络用于建立基于红外光谱的三组分气体定量分析模型中。采集CO2、CO、HC的浓度信号,作为模型输入,通过模型回归分析,得到对应的混合气体组分浓度,解决气体之间相互干扰的问题。最后通过实验数据对模型性能进行仿真分析,结果表明,该模型的平均误差相比于传统模型明显减低,取得较好的精度。     

基于差分吸收检测技术的非色散红外SF6传感器

基于非色散红外吸收原理,以电调制红外光源、采样气室和双元红外探测器组成的红外传感模块为核心,利用差分吸收检测技术设计了一种小型化高性能的SF6气体传感器.利用标准气体进行浓度标定,拟合了SF6气体浓度与电压关系曲线,实现了对SF6气体浓度的准确检测.根据传感器检测误差随环境温度变化的规律,系统研究了温度补偿方法,有效提高了传感器在不同温度下的检测精度.实验结果表明,该传感器系统在环境温度10℃~40℃、气体浓度0~2500×10-6范围内的检测精度小于±50×10-6,分辨率为1×10-6,系统响应时间小于5 s,具有良好的重复性和稳定性.     

电调制NDIR传感器信噪比改善方法研究

介绍电调制非分光红外(NDIR)传感器信噪比改善方法。以煤中微量元素的测试为基础,研究了采用NDIR传感器在测量其中元素所对应的气体浓度中存在的以下问题:光源稳定性对分析结果的影响、温度对试验结果的影响、气室噪声对试验结果的影响以及后期微弱信号处理过程中滤波方法对试验结果的影响等问题,探讨了这些问题可能存在的原因,并有针对性地进行了相应的设计改进和方法优化,使整个测试系统的信噪比有较大提高。     

基于变控制律方法的智能控制器在空调监控系统中的应用

介绍了一种采用变控制律的新型智能控制器在厂房空调中央监控系统中的应用 ,以取代采用单一 PID控制律的传统空调系统控制器。该系统应用集散控制 ,控制器以 PID控制为基础 ,结合 Fuzzy控制及 Bang-Bang控制技术 ,构成变控制律结构。将该控制器应用于恒温恒湿空气调节中央监控系统控制后 ,可具有控制精度高、响应速度快、对干扰不敏感等优点 ,取得良好的控制效果     

反射式红外甲烷传感器气室设计

设计给出一种稳定性好、灵敏度高的反射式红外甲烷传感器气室设计过程与测试结果。红外甲烷传感器基于色散型红外吸收光谱法的原理,利用非分光红外探测技术过滤甲烷气体的特征波长以外的光线,再采用双通道补偿技术对气室内部的甲烷气体体积分数进行检测。气室是红外探测器、传输光路、红外光源集成装配体,其结构和性能对器件性能至关重要。气室内壁设计成镀金的旋转抛物面,红外光经抛物面反射成近似平行的光束,该红外光束在气室内部传播过程被气室底盖反射到探测器,增加了甲烷气体的吸收光程,起到了提高气室的灵敏度的作用。设计完成后,经过甲烷环境的测试,反射式气室的稳定性、灵敏度、反应时间等都有良好的表现。     

1000~1900 K范围内TDLAS测高温标定方法设计及实验验证

针对航空发动机对燃烧尾焰温度测试的需求，开展基于吸收光谱原理的可调谐半导体激光器吸收光谱(TDLAS)测温系统研究。在实验室环境中采用辐射升温法创造高温气体恒温区，完成温度标定系统及标定流程设计。根据TDLAS测温系统1000~1900 K温度范围的温度标定，对比分析各个温度点标定过程中信噪比的变化过程，证实了标定方法的可行性。对标定过程中信噪比恶化提出修正措施。     

ITO薄膜微流体芯片的温控系统设计

设计了一种用于氧化铟锡(ITO)薄膜基材微流体芯片的恒温控制系统。系统采用数字温度传感器采集ITO薄膜温度,USB 2.0接口通信。用户通过PC机可实时监测微流体芯片温度变化情况,设定目标温度,以及存储温度数据。系统采用改进增量式PID控制算法实现温度控制,控制精度可达±0.2℃。     

基于工业以太网的非分光红外气体分析器设计

为解决传统红外气体分析器稳定性差、测量精度低等问题,研制了一种基于非分光红外吸收原理的新型气体分析器。重点介绍了该气体分析器的电调制红外光源、热释电红外检测器、光/气路结构、信号调理电路及其嵌入式实时监控系统的设计。利用以太网控制器CP2200设计了工业以太网接口,通过以太网接口能够快速准确地发送测量和报警信息。实验结果表明:该红外气体分析器响应快速,测量精度高,稳定性好,具有很高的实用价值。