|
|
ДИССЕРТАЦИЯна тему магистерской работы:"Обоснование структуры канала измерения концентрации оксида углерода инфракрасного газоанализатора средствами имитационного моделирования" Вовны Александра ВладимировичаРуководитель к.т.н. доцент кафедры "Электронные системы" Хламов Михаил Георгиевич |
5.1 Разработка структурной схемы измерительной микропроцессорной системы
Для реализации поставленной задачи проектирования комплексного спектрометрического газоанализатора требуется реализации двух пространственных и четырех частотных каналов, на которых будет информация о концентрации исследуемых компонентов анализируемой смеси.
В качестве источника инфракрасного излучения необходимы такие светоизлучающие диоды (СИД), длина волны которых соответствовала бы полосе поглощения исследуемых газов: lСО = 4,65 мкм; lСО2 = 4,4 мкм; lС = 0,47 мкм; lконтр = 3,83 мкм - для компенсации возмущающих факторов.
Через системы направляющих зеркал, поток инфракрасного излучения от светоизлучающих диодов проходит через две кюветы. Одна из кювет является контрольной и заполненной азотом (N2), который в заданном диапазоне длин волн lС = 0,47 мкм - lСО = 4,65 мкм не поглощает излучение СИД.
Рабочая кювета разрабатываемого газоанализатора подсоединяется к выхлопной трубе глушителя автомобиля. Через кювету проходит выхлопные газы двигателя внутреннего сгорания без предварительной подготовки проб. Аппаратная избыточность введена для реализации алгоритмов компенсации взаимного влияния измеряемых параметров.
Исходя из того, что оптическая плотность исследуемых веществ зависит от температуры и давления, и чтобы учесть эту зависимость, в рабочей кювете предусматриваются датчики температуры и давления, которые подключены к соответствующим измерительным каналам.
ИК-излучение, прошедшее кюветы поступает на фотоприемник (в нашем случае в качестве фотоприемника может выступать фоторезистор, т.к. постоянная времени фоторезистора (tФR) при этих длинах волн составляет порядка 10-5 с, что приемлемо для условий быстродействия данной схемы). Полученная э.д.с. нормируется системой усилителей. Далее информация о концентрации исследуемой смеси подается на мультиплексор аналоговых сигналов (МАС), устройство выборки хранения (УВХ) и затем с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) преобразуется в цифровой код, который передается в микропроцессор, где информация о концентрации исследуемых газов обрабатывается и передается на систему индикаторов.
Структурная схема спектрометрического абсорбционного газоанализатора приведена на рис. 5.1.
|
| Рис. 5.1 - Структурная схема спектрометрического абсорбционного газоанализатора |
|
 |