基于多传感器阵列的恶臭气体检测系统的电路开发

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随着生活水平的提高,人们对所处生活环境的要求也有所提高,逐渐意识到恶臭对自身生活质量的影响。恶臭作为一种环境污染,通过人的嗅觉及主观感觉加以表征,本文提出了基于嗅辨的恶臭气体检测方法,并开发了恶臭气体检测系统的电路。恶臭气体种类繁多,成分比例不定,单一传感器难以充分表达恶臭气体浓度。因此,系统采用基于多传感器阵列的恶臭气体检测方法。多传感器对复合恶臭气体有一组响应指纹,根据响应指纹组与人工嗅辨结果比较定标,得到当前测量环境气体的定标曲线,再次测量时,传感器的响应指纹组与定标曲线对比,得到恶臭气体的恶臭值。可以说,只要传感器响应指纹有足够的信噪比,任何有气味的气体均能被检测出其恶臭值。综合系统需求,选择用上下位机实现系统。下位机采集气体信号,将数据发送给上位机做存储和处理。本课题的主要任务就在于得到传感器的响应指纹,经过信号采集电路得到较高信噪比的采集信号,为系统的定标与测量提供高信噪比的信号。课题深入地了解了传感器的工作原理与工作特性,设计了相应的对传感器采集信号的前置放大电路。对于信号调理电路,充分利用了选择的型号为C8050F020的单片机自带的模数转换子系统和数模转换子系统。使用数模转换子系统能够对传感器初值自动调节零点,实现数字调零。C8050F020单片机内自带两个数模转换器,多传感器阵列调零则需要数模转换器共享。内部集成系统的使用避免了信号传输过程中噪声的累加,对信号信噪比的提高也有帮助。除信号采集电路保证信号的信噪比之外,还需要一些其它电路配合,使系统能够正常工作,主要包括气路的设计和控制电路的实现。电路开发完成后通过实验对电路进行了验证。根据传感器特性建立了信号响应模型。实验为采集恶臭气体得到实际信号响应曲线,与传感器信号响应模型对比,得到验证结果。实验表明系统的电路开发能够满足要求,对气体响应良好。
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