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氢气由于其燃烧效率高、燃烧物无污染等优点,与太阳能、核能一起被称为三大新能源。作为一种新能源,氢气不仅在航空、动力等领域得到广泛的应用,对氢气含量的检测在军民品质量控制中也有着重要的意义。
本课题依据实际需求,设计了一款非常实用的氢气浓度分析仪,以实现对氢气的浓度进行实时检测。在总结、归纳当今国内外氢气分析仪研制方法的基础上,结合所需实现功能要求,确定了切实可行的研究方案。本文对于传感器对氢气信号的采集、调理、放大、传输等进行了研究,从而确定了软硬件设计方案。其中电路控制系统以ADUC831单片机为核心,将热导传感器信号、温度信号经A/D转换成电信号输出;检测结果即氢气的浓度送入LCD液晶屏上进行显示,一旦氢气浓度超过预设值时将启动蜂鸣器进行报警。为防止掉电数据丢失,使用E2PROM芯片存储预设值和氢气浓度等数据;利用外部按键完成报警值设定和仪器标校等操作。为了提高系统的可扩展性和实用性,课题中还设计了上下限控制端口、LCD人机交互界面、计算机通信端口、4~20mA标准信号输出等。设计中主要包含传感器的信号采集和调理电路、ADUC831单片机、加热控制、LCD液晶显示、按键输入、蜂鸣器报警及扩展电路等部分。
为了验证氢气分析仪测量精度,对多种不同浓度氢气进行检测分析。实验结果表明,本设计中的氢气浓度分析仪可以满足测量精度,且具有成本低,易维护,系统数据处理能力强,抗干扰能力强等优点。