基于超聲諧振腔的氫氣檢測(cè)系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、當(dāng)今世界上氣體檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用已越來(lái)越廣泛，但是氣體檢測(cè)系統(tǒng)的性能總是不盡人意，穩(wěn)定性不高，抗腐蝕性差，靈敏度低是困擾氣體檢測(cè)系統(tǒng)的主要問(wèn)題，且在保障檢測(cè)人員安全等方面考慮不夠。
　　 文中從目前國(guó)內(nèi)外氫氣檢測(cè)方面的研究現(xiàn)狀出發(fā)，分析了氫氣的聲學(xué)特性與其它氣體的差別，在相同的條件下，空氣的聲速約為氫氣的1/4，聲阻抗約為氫氣的4倍。利用氫氣和空氣之間在聲學(xué)特征上的顯著差異，以石英作為壓電材料，并且采用雙壓電電極的工作方式，采用了正

2、逆兩種壓電效應(yīng)，檢測(cè)出不同濃度氫氣的諧振頻率。同傳統(tǒng)的半導(dǎo)體型氣體傳感器不同，在保證具有高穩(wěn)定度的條件下，該傳感器不需要使用氣體敏感元件作為感知材料，而是通過(guò)氣體自身聲學(xué)特性的差異進(jìn)行檢測(cè)。在檢測(cè)靈敏度和抗腐蝕方面都有很大提高。
　　 本文設(shè)計(jì)的基于超聲諧振腔的氫氣檢測(cè)系統(tǒng)包括氫氣檢測(cè)模塊、信號(hào)處理模塊、無(wú)線收發(fā)模塊和顯示模塊。氫氣傳感器將當(dāng)前氫氣濃度n轉(zhuǎn)換成頻率f(n)輸出，并經(jīng)過(guò)混頻，得到一個(gè)較低的頻率。這個(gè)頻率可以直接送入

3、單片機(jī)計(jì)數(shù)，通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算模型將計(jì)數(shù)值n轉(zhuǎn)換成氫氣濃度碼。接著將氫氣濃度碼通過(guò)無(wú)線收發(fā)芯片nRF401進(jìn)行收發(fā)，最后在LCD上顯示出來(lái)。
　　 本文設(shè)計(jì)的基于超聲諧振腔的氫氣檢測(cè)系統(tǒng)的有效通信距離可達(dá)50米。以單片機(jī)作為檢測(cè)系統(tǒng)的核心控制器件，選用了高集成度、低功耗的微處理單元，采用緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，減小了系統(tǒng)體積和功耗，并且實(shí)現(xiàn)了遙測(cè)，基于超聲諧振腔的氫氣檢測(cè)系統(tǒng)可應(yīng)用于工業(yè)檢測(cè)特別是某些人類不能或不便進(jìn)入的場(chǎng)合，具有很強(qiáng)的實(shí)用性