大气黑碳气溶胶浓度检测系统设计

摘要

黑碳气溶胶由含碳物质不完全燃烧而排放出的无定型碳质,是大气气溶胶的重要组成部分,其强辐射吸收特性能以直接和间接效应对大气产生强烈的气候效应,能在大气环流方面能对降水和降水强度产生强烈影响,另外它的吸附特性能吸附污染物通过呼吸系统进入人体危害人类健康,因此黑碳气溶胶越来越引起人类关注,对其浓度的检测也变得十分必要。
　　在大量查阅国内外黑碳浓度检测资料的基础上,本文利用光衰减法原理,采用单片机控制技术、光电检测等技术设计出一套黑碳气溶胶浓度检测系统,主要做了以下几个方面工作:
　　1、在硬件设计方面,采用MSP430系列单片机作为系统主控制器实现低功耗功能,引入单探头检测与多点测温,设计了走纸模块驱动电路、流量检测模块电路、CAN总线电路以及多个A/D、D/A转换电路等,并对电路模块进行了单独调试和联合调试。
　　2、在上位机管理软件设计方面,采用Delphi为开发工具,利用Object Pascal语言和控件开发结构框架设计上位机界面,利用串口实现上位机与下位机通信并将下位机检测数据反馈给上位机,实现曲线显示分析。通过对系统的综合测试,本系统能将黑碳气溶胶浓度检测结果反馈给上位机进行曲线分析,并具有操作简单、低功耗、低成本、温度反馈实现误差校正、数据远程通信等优点,且检测结果一致性较好,能满足大气黑碳气溶胶浓度检测,能为以后系统的改进提供一定的实用价值。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题来源与研究背景

1.1.1 课题来源

1.1.2 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本文所作工作

1.4 文章结构安排

1.5 创新点

第2章 检测方法理论研究

2.1 黑碳检测方法简要介绍

2.2 光学检测原理介绍

2.2.1 比尔定律

2.2.2 黑碳光衰减法检测原理

第3章 检测系统总体目标与方案论证

3.1 检测系统总体目标

3.2 检测系统方案论证

3.2.1 主控制器方案比较

3.2.2 探头模块方案比较

3.2.3 温度检测方案比较

3.2.4 走纸模块方案比较

3.2.5 通信方案比较

第4章 系统总体设计

4.1 硬件总体设计

4.2 硬件系统工作流程

4.3 硬件系统单元设计

4.3.1 温度检测模块

4.3.2 走纸模块

4.3.3 流量检测模块

4.3.4 信号检测处理模块

4.3.5 电源管理模块

4.3.6 RS232通讯模块

4.4 CAN总线通讯设计

4.4.1 CAN总线技术规范简介

4.4.2 CAN总线适配器芯片

4.4.3 CAN总线通信接口设计

第5章 上位机软件介绍与数据分析

5.1 上位机系统界面介绍

5.1.1 系统设置界面

5.1.2 系统测试界面

5.1.3 系统数据显示界面

5.2 上位机数据显示与数据分析

总结与展望

致谢

参考文献

论文发表情况

附录