基于ARM的光声甲烷气体检测硬件系统设计

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随着社会对煤矿安全生产的日益重视,现有的煤矿瓦斯传感器由于工作原理的限制,标定周期短、寿命不长,浪费了大量的人力物力。研制新型煤矿瓦斯气体监测系统具有很大的实用价值。光声光谱气体检测技术在原理上来说具有检测灵敏度高,寿命长,免标定,免维护等特点,是实现甲烷气体检测的理想方法。   针对当前瓦斯气体检测的需要,在四川煤炭产业集团横向科研项目的支持下,根据光声光谱气体检测的原理,光声检测研究室开始研制光声甲烷气体检测仪。本文在原有硬件平台的基础上,采用ARM9系列处理器s3c2440作为核心处理芯片,设计了包括核心处理模块、激光器控制模块、微弱信号检测模块、频率跟踪模块和电源模块的5部分硬件电路和印制电路板。进行了大量的硬件电路测试实验和数据分析,针对微音器的高动态范围,提出了多级放大倍数自适应调整方法。针对现有频率跟踪响应时间慢的问题,提出了基于相位差的频率跟踪方法。验证了最大值数据采样的合理性。并分析了硬件电路温度特性,给出了简单、易行的温度影响软件校正方法。   本文最后还对研制的光声甲烷气体检测样机进行了性能测试,并对比于时下流行的红外甲烷传感器,直观的呈现了样机在测试灵敏度、响应速度和测试稳定行等方面的优势,验证了样机系统的可行性。  
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