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工业生产的迅速发展带来了对环境的严重污染,综采工作面产生的粉尘浓度能超过国家卫生标准数十倍甚至上百倍、水泥生产线以及电厂产生的高浓度粉尘会加速机械磨损、缩短精密仪器的使用寿命,造成较大的经济损失。除此之外,高浓度粉尘还会引起爆炸,增加瓦斯爆炸的危险性。因此,对高浓度粉尘进行监测对于保护环境以及防止粉尘爆炸具有重要意义。
本论文设计并研制了以C8051F005微处理器为核心,采用红外光电检测电路的粉尘实时测量系统,该系统可对粉尘爆炸研究中的高浓度粉尘的信号实时测量,使用单片机和上位机对采样数据进行实时处理,结果显示并且输出4-20mA的电流。
本论文主要完成了以下工作:
(1)粉尘浓度测量方法研究目前国内外普遍采用的测尘方法主要为取样法和非取样法,取样测量法主要包括称重法、β射线吸收法、压电震荡法,非取样法主要包括电气接触法、光学法、声学法等。
(2)红外粉尘测量系统的硬件电路的设计与调试硬件电路主要包括光电信号检测电路以及信号处理电路,信号处理电路以C8051F005微处理器为核心,包括键盘、通讯、时钟、液晶显示等。光电信号检测电路完成对光电信号的检测、放大、陷波等处理,处理后的信号能直接送入单片机系统采样。
(3)软件编程以及实验室调试软件部分分为单片机数据处理软件和上位机通讯软件两部分,数据处理软件完成人机对话参数设置、粉尘浓度计算、数据存贮等功能,上位机软件与PC机以及LCD相配合实现各种控制命令、数据实时显示、参数设置、历史数据存储及察看等功能。
(4)仪器稳定性的测试及高浓度粉尘标定对高浓度粉尘的标定进行了研究,实现了高浓度粉尘的标定。