基于MS2610的臭氧浓度检测系统设计

发布时间：2017-05-27 02:06

  本文关键词：基于MS2610的臭氧浓度检测系统设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：臭氧是与人类息息相关的一种重要气体,虽然在杀毒、杀菌、水处理等方面崭露头角,但是它同时也是大气污染的首要污染物质之一。随着科学技术的发展,人们对臭氧气体的研究也逐步的加深,在臭氧工业医疗应用和大气环境监测等方面都对臭氧浓度的检测体现了更大的需求和更高的要求。在这样的背景下,本课题设计了一种固定式的臭氧浓度在线监测系统。本课题讨论了目前检测臭氧浓度的方法,分析了它们各自的优缺点,结合现场测定、实时性、便捷性等需求,提出利用半导体检测法检测臭氧浓度的方案。在传感器选型上,本课题采用英国进口半导体臭氧传感器MS2610作为采集传感器,并且在设计当中针对该传感器的特型设计了一系列电路,保证以传感器为核心的检测模块的精确和高效。本课题针对不同场合复杂环境的需要,将系统分为三个子系统,分别是：臭氧浓度报警系统；RS485臭氧浓度检测报警系统；ZigBee无线臭氧浓度检测报警系统。臭氧浓度报警系统可以用来监测臭氧气体泄漏,适合于工业消毒或生产需要。RS485臭氧浓度检测报警系统可以在室内外,地形复杂干扰较大的恶劣环境中使用,用于浓度实时的检测、阈值报警、数据传输以及浓度显示。ZigBee臭氧浓度检测报警系统和RS485臭氧浓度检测报警系统大致类似,只是将RS485通讯模块更换为ZigBee无线通讯方式,虽然在通讯距离和抗干扰性方面不足,但是在安装便捷性方面具有巨大优势,主要适合小型家庭用户的空气质量检测。三个子系统互相兼容,既可以独自运行,也组合使用。在硬件方案设计方面,本课题采用了模块化设计,整个系统方案包括M052最小系统模块、AD数据采集转换模块、LM75温度检测模块、臭氧浓度检测模块、电源供电模块、显示模块、RS485和ZigBee通讯模块。软件设计方面,设计了和硬件功能匹配的AD数据采集子程序,温度检测子程序、臭氧浓度检测子程序、MODBUS数据处理子程序等。在完成本系统设计之后,本系统利用曲线拟合技术,采用最小二乘法,对采样数据和传感器输出信号之间的关系进行了分析,并且利用传感器厂家提供的传感器参数对本系统设计的检测仪进行了标定。实验证明：本课题设计的臭氧浓度实时检测系统,实时性强,功耗低,安全性高,工作稳定,完全达到了设计的预期功能。
【关键词】：臭氧 嵌入式 浓度检测 MODBUS 报警
【学位授予单位】：海南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH83
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-12
• 1.1 课题研究背景及意义9
• 1.2 臭氧气体检测技术在国内外的研究现状及发展趋势9-11
• 1.3 本论文的主要研究内容11-12
• 2 臭氧理化特性及环境中臭氧浓度检测方法12-23
• 2.1 臭氧的特性12-16
• 2.1.1 物理特性12-13
• 2.1.2 化学特性13-15
• 2.1.3 生物特性15-16
• 2.1.4 浓度单位和指标16
• 2.2 臭氧的产生方法16-19
• 2.2.1 电化学方法16-17
• 2.2.2 电晕放电法17-18
• 2.2.3 光化学法18-19
• 2.3 臭氧气体在环境中的常用检测方法19-23
• 2.3.1 碘量检测法19
• 2.3.2 比色检测法19-20
• 2.3.3 检测管检测法20
• 2.3.4 紫外线吸收检测法20
• 2.3.5 靛蓝二磺酸钠(简称IDS)分光光度检测法20-21
• 2.3.6 化学发光法21
• 2.3.7 电化学传感器检测方法21-22
• 2.3.8 半导体传感器检测方法22-23
• 3 本系统的设计方案23-29
• 3.1 检测方法比较及本方案传感器选择23-24
• 3.1.1 检测方法评价及选择23
• 3.1.2 半导体臭氧传感器选型23-24
• 3.1.3 MS2610半导体传感器电路设计原理24
• 3.2 系统总体方案设计24-29
• 3.2.1 总体设计方案介绍24-26
• 3.2.2 系统设计框图26-29
• 4 在线臭氧浓度检测报警系统设计与实现29-48
• 4.1 硬件设计29-38
• 4.1.1 单片机选择和最小系统设计29-32
• 4.1.2 传感器选型及传感器浓度检测电路设计32-33
• 4.1.3 温度补偿电路设计33-34
• 4.1.4 A/D模数转换电路设计34-35
• 4.1.5 温度采集电路35
• 4.1.6 通讯接口模块电路35-37
• 4.1.7 声光报警电路设计37-38
• 4.2 软件设计38-48
• 4.2.1 系统主函数处理流程38-39
• 4.2.2 系统各模块软件设计流程39-48
• 5 系统调试、浓度标定和结果误差分析48-54
• 5.1 调试软件与调试过程48-50
• 5.1.1 调试软件介绍48-49
• 5.1.2 系统调试过程49-50
• 5.2 传感器浓度标定50-53
• 5.2.1 曲线拟合方法介绍50
• 5.2.2 传感器标定过程50-53
• 5.3 可能存在的误差分析53-54
• 6 总结和展望54-55
• 参考文献55-57
• 致谢57

【参考文献】

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