具有自校准功能的LNG气体探测器研制

摘要

近年来，LNG（液化天然气）在国内发展迅速，在能源消费结构中的比重也在逐年上升。安全性在LNG运输、存储过程中非常重要，因为气体一旦泄漏，当浓度超过爆炸极限后，极易造成重大安全事故。本课题研制的LNG气体探测器主要探测LNG在运输、储存过程中是否泄漏，从而预防此类事故的发生。 可燃气体检测的方法很多，相应的检测仪器层出不穷，但是传统同类仪器一般存在测量精度低、工作不稳定、寿命短等问题。为了解决上述问题，本课题主要进行了以下几个方面的研究： 1.自动校准技术研究。自动校准技术解决仪器输出非线性问题，解决长时间工作后零点漂移和灵敏度衰减问题。 2.LNG气体探测器硬件电路设计。设计了探测器各部分的硬件电路，其中恒温控制电路控制催化燃烧式传感器工作在恒温状态，不仅提高了传感器的工作寿命和稳定性，而且是自动校准研究的前提。 3.LNG气体探测器固件编程。根据设计要求对本次设计采用的MSP430微控制器编程，实现测试及零点漂移和灵敏度补偿功能。 4.系统调试。进行局部和整体调试，记录分析实验数据，为改进设计提供依据，验证设计的可行性。 以上述几个方面为重点内容，本文提出了利用催化燃烧式传感器检测LNG的新型方法，并利用此方法研制出具有自校准功能的LNG气体探测器。该探测器达到了设计要求，并且相对于传统同类仪器具有精度高、稳定性好、寿命长、标定方便等诸多优点，具有推广价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究背景及意义

1.2可燃气体检测与报警技术概述

1.2.1可燃气体检测技术现状

1.2.2可燃气体报警器发展现状

1.3本课题来源及主要研究内容

第2章可燃气体探测器总体设计

2.1设计要求

2.1.1技术指标要求

2.1.2外型和外壳结构

2.1.3探测器的功能

2.1.4基本工作原理

2.2设计方案

2.3本章小结

第3章自动校准技术的研究

3.1传感器输出非线性自动校准

3.2零点漂移自动校准

3.3灵敏度自动校准

3.4本章小结

第4章硬件电路设计

4.1探测器总体没计

4.2探测器各单元电路设计

4.2.1微控制器及外围电路

4.2.2传感器恒温控制与检测

4.2.3信号采集放大

4.2.4探测器的信号输出

4.2.5遥控器接收

4.2.6自动调零电桥电路

4.3硬件抗干扰措施

4.4本章小结

第5章探测器固件设计

5.1固件设计概述

5.2探测器主程序设计

5.2.1标定的程序设计

5.2.2自动校准的软件设计

5.2.3测量输出部分的软件设计

5.3程序模块设计

5.3.1遥控器解码

5.3.2数据存储

5.3.3 PWM控制

5.4软件的可靠性设计

5.5本章小结

第6章系统调试

6.1非线性校准功能测试

6.2零点自动校准功能测试

6.3灵敏度自动校准测试

6.4本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢