基于新型数字传感器的多组分在线分析平台的研究

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在21世纪信息化时代的今天,随着计算机技术和微电子技术的迅速发展,在线气体分析仪器正向数字化、微型化、智能化、模块化和网络化等方向迈进,并且已广泛应用于化工、石油、冶金、电站等生产系统中的生产管理和生产控制中,逐渐成为不可缺少的分析和控制工具。因此研制新一代的智能多组分在线分析仪器是发展的趋势。  针对国内在线分析仪器可靠性差、测量精度低和测量组分单一等问题,本课题设计了一种基于新型数字红外传感器的多组分智能在线分析平台。该分析平台适用于多种类型检测器模块并用,尤其为数字传感器增加了信号处理模块;此外平台的主芯片的功能已经全部得到开发,达到效益最大化;并且该平台的PCB板上的芯片和焊点要比国内产品减少30%~35%,这样大大提高了该平台的可靠性,而且体积也比西门子等国外产品还要小。这些都有利于分析仪器的集约化生产和减少设计成本,同时也为进一步研发国产数字红外传感器奠定基础。论文的主要内容如下:  首先,文章回顾了在线分析仪器的背景和国内外在线分析仪器的研究现状,从而指出了课题研究的目的和意义,以及阐述了论文的主要研究内容。  其次,介绍了在线分析平台的设计思路和新型数字红外传感器S-Module的检测原理,同时也指出了影响数字红外传感器测量精度的主要因素和解决办法。  然后,详细阐述了智能多组分在线分析平台的硬件和软件设计,在线分析平台是以工业级芯片C8051F120为核心,其中硬件设计主要包括:传感器信号采集与调理电路、4-20mA电路、液晶显示电路、485通讯电路等,软件设计主要包括:传感器信号采集、4-20mA模拟信号输出、LCD液晶显示、485通讯等程序设计。由于数字红外传感器的精度容易受温度和压力的影响,因此在线分析平台专门为传感器增加了数字PID温控和压力补偿。  最后,将本论文设计的在线分析平台送入工业环境下进行测试,来验证平台的测量精度和稳定性,通过实验结果表明,该分析平台具有响应速度快、测量精度高、抗干扰能力强等优点,具有很强的实用价值和广泛的应用前景。
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