| 【中文题名】 | MEMS红外瓦斯传感检测系统的研究 |
| 【英文题名】 | |
| 【学科专业】 | 测试计量技术及仪器 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-6-27 |
| 【中关键词】 | MEMS,红外吸收原理,瓦斯,CAN总线,无线传输, |
| 【英关键词】 | MEMS,infrared optics,gas,CAN bus,wireless transmission, |
| 【分类导航】 | 工业技术>矿业工程>矿山安全与劳动保护>矿山安全监测系统>> |
| 【论文摘要】 | 本论文研究一种新型微红外传感检测系统,主要针对煤矿瓦斯检测以及其它家庭环境、大气污染等应用场所使用而设计和研究的一种气体检测系统。
随着世界各国大力发展石油天然气工业以及煤炭工业,与甲烷泄漏相关的事故日益增加。这使得探测甲烷和燃油在工业区和居民区的管道中泄漏以及甲烷气体在矿井中的积累成为我们所面临的一个重要问题。经过详尽的调研我们发现目前国内矿井中用于甲烷探测的设备比较落后,使得这些设备探测范围小,反应时间慢,且目前的检查设备由于体积大、成本高、需要经常校准,不能够满足人们在日常生活中对一些有害气体检测的需求。急需研制集成化、小型化、免维护的新型光学气体监测设备,增强人们的安全监测能力。
随着MEMS器件的发展,特别是新型半导体器件(红外LED、红外探测器)和微光学器件(MEMS光栅,MEMS红外热敏探测器)的出现,使一些大型的红外甲烷气体分析仪进行微型集成化了,且具有成本低、体积小、重量轻、便于携带的优点。同时,红外光学气体检测方法也具有检测精度高、量程大、可靠性高、使用寿命长等公认的优点。
本论文主要阐述了红外吸收的原理,以及在红外气体检测的经验基础上,采用MEMS技术、集成化技术,研究设计的... |
| 【论文题纲】 |
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第一章 绪论 |
11-19 |
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1.1 课题的性质、研究目的和意义以及经费来源 |
11-12 |
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1.2 国内外气体传感检测系统的研究现状 |
12-15 |
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1.2.1 国外气体传感器研究现状 |
12-14 |
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1.2.2 国内气体传感器研究现状 |
14-15 |
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1.2.3 国内外气体传感检测系统存在的问题 |
15 |
|
1.3 本课题的研究内容、研究方法和途径 |
15-16 |
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1.4 预期研究成果及效益分析 |
16-17 |
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1.5 论文的主要内容及特色 |
17-18 |
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1.6 有待进一步要做的工作 |
18-19 |
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第二章 红外探测的光学原理及探测器的设计 |
19-34 |
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2.1 概述 |
19 |
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2.2 红外吸收原理 |
19-23 |
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2.2.1 思想来源 |
19-20 |
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2.2.2 红外吸收原理 |
20-22 |
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2.2.3 红外吸收原理优点分析 |
22-23 |
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2.3 热电红外探测器的原理以及红外探测器的温度影响 |
23-25 |
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2.3.1 热电红外气体探测器的原理 |
23 |
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2.3.2 温度对测量的影响 |
23-24 |
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2.3.3 测量中的温度补偿技术 |
24-25 |
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2.4 MEMS 红外探测器的设计 |
25-31 |
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2.4.1 双通道双补偿原理的探测器设计思想和方法 |
25-28 |
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2.4.2 集成多气体的探测器设计思想和方法 |
28-29 |
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2.4.3 双色碲镉汞红外探测器的设计 |
29-31 |
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2.5 光路气室结构的设计 |
31-33 |
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2.6 本章小结 |
33-34 |
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第三章 红外传感检测系统的设计 |
34-79 |
|
3.1 概述 |
34 |
|
3.2 微光学甲烷传感检测系统的总体设计思路 |
34-37 |
|
3.3 微弱信号的检测方法 |
37-44 |
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3.3.1 同步累加器原理 |
38-39 |
|
3.3.2 锁相放大原理 |
39-42 |
|
3.3.3 选频加窄带通滤波器的方法 |
42-44 |
|
3.3.4 系统的抗干扰措施 |
44 |
|
3.4 传感检测系统的软件、硬件设计 |
44-60 |
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3.4.1 电源模块电路的设计 |
44-45 |
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3.4.2 光源调制驱动电路以及振荡源电路的设计 |
45-46 |
|
3.4.3 微处理单元电路的设计以及数据采集、判断处理 |
46-56 |
|
3.4.4 数码显示驱动电路的设计 |
56-60 |
|
3.4.5 声、光报警电路 |
60 |
|
3.5 数据传输方式的设计 |
60-77 |
|
3.5.1 CAN 总线的数据传输方式 |
61-72 |
|
3.5.2 射频识别技术与无线数据传输方式 |
72-77 |
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3.6 本章小结 |
77-79 |
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第四章 煤矿瓦斯检测系统的防护 |
79-88 |
|
4.1 概述 |
79 |
|
4.2 矿井下通用设备的防爆原理及措施 |
79-85 |
|
4.2.1 防爆原理 |
79-80 |
|
4.2.2 防爆措施 |
80-83 |
|
4.2.3 技术要求 |
83-85 |
|
4.3 针对传感检测系统的防尘、防潮、防腐蚀措施 |
85-86 |
|
4.3.1 防尘措施 |
85 |
|
4.3.2 防潮、防腐蚀措施 |
85-86 |
|
4.4 外型结构设计 |
86-87 |
|
4.5 本章小结 |
87-88 |
|
第五章 定标、实验验证及结论 |
88-93 |
|
5.1 概述 |
88 |
|
5.2 实验样机 |
88-89 |
|
5.3 定标、实验验证 |
89-92 |
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5.4 本章小结 |
92-93 |
|
总结与展望 |
93-94 |
|
参考文献 |
94-99 |
|
致谢 |
99-100 |
|
研究生期间发表的论文及取得的成果 |
100-101 |
|
附录1 |
101-116 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.80713 |
