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气载放射性物质是指由空气或其他气体介质所载的放射性物质,包括放射性气体和放射性气溶胶。气载放射性物质是无所不在的,各行各业所在的环境都存在着不同程度的污染问题。我国需要进行气载放射性物质监测的领域越来越多,对监测仪器的要求也必将越来越高。此方面的研究逐渐受到科研工作者的重视。然而放射性监测仪器在国内只有少数几个企业生产,绝大部分依靠进口。因此为开发较先进的气载放射性物质监测仪提供一个切实可行的气体采样控制方案,实现测量取样过程中对气体温度、湿度、压力、流量实时监测和流量控制具有非常重要的意义。本文提出一个以Intel 51系列单片机为控制核心,拟应用于气载放射性测量中环境参数监测与取样的装置。硬件部分对传感器、A/D转换器件、USB芯片、键盘和数码显示芯片、光耦隔离与直流泵驱动芯片的选择和使用进行了详细介绍:软件部分包括上下位机软件,分别通过Visual Basic语言和汇编语言实现数据采集及直流泵流量控制,并设计采用PID控制算法对泵流量稳定性进行改善。本文温度传感器采用单线数字温度传感器DS18B20,它可直接将被测温度转化为串行数字信号,同时可以实现9～12位精度的读数;湿度传感器采用的是HIH系列-4000,它可以输出直接输入到模数转换器件中与湿度成正比的线性电压,经过模数转换后送入单片机中处理:模数转换器件采用12位高速转换芯片MAX197:压力传感器采用的是具有温度补偿功能的MPX4100;流量传感器采用AWM5104型传感器。本文采用USB作为单片机与上位机进行数据通信的接口,选用内置固件程序的CH372 USB接口芯片。键盘管理选用具有消除抖动电路并直接输出BCD码的MM74C922芯片。数码管显示芯片采用集译码、驱动、锁存三个功能为一体的MAX7219芯片。考虑到采样过程中,泵流量不稳定会对测量结果造成影响,本文设计通过PID算法来对采样进行恒流控制。