基于DSP的光声效应粉煤灰碳含量检测仪的研究

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粉煤灰中未燃烧的碳的含量是燃煤锅炉燃烧效率的主要衡量参数和粉煤灰再利用的重要指标,精确简单快捷地检测出粉煤灰中的碳含量对于能源节约和环境保护都具有重要意义。   本文应用光声效应基本原理结合DSP技术设计了粉煤灰碳含量的检测仪。该系统以TMS320F2812为核心模块,将光声池中产生的光声信号经滤波放大电路调理后送入DSP,由其中的AD转换模块采集数据,再由DSP进行数字处理。利用DSP的CPU定时器0产生12.5Hz的方波信号作为激励源,激励红外发光二极管,照射光声池中的粉煤灰,产生12.5Hz的光声信号。由麦克风将光声信号转换为电信号,经四级滤波放大,输入到DSP的ADCINA5,由EVA的一个定时器GP1启动AD转换,采样频率设为400Hz,每周期采样32个点。   由于微弱的光声信号淹没在噪声中,本文分别研究了采用FFT、自相关、互相关等三种算法实现对微弱信号的处理,实验结果表明,FFT算法测得幅值误差较大,并不能有效地从噪声中提取被淹没的有用信号。自相关算法测得的数据误差和方差分别在0.05v和0.02 v2以上,而采用以互相关算法实现的虚拟数字锁相放大器技术,应用在本系统中测得的数据方差为0.01v2,误差在0.02v~0.03v之间,测量碳含量在0.5%-4%的粉煤灰样品时,光声信号随碳含量的变化有确定的线性关系,当碳含量超过4%时,光声信号趋于饱和。   实验结果表明,利用本文所设计的这种粉煤灰碳含量检测仪能方便、快捷地测出粉煤灰中的碳含量,相对误差不超过5%,具有很高的实用价值。该仪器具有快速、精确、性价比高、操作方法简单等优点。
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