收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

自适应红外瓦斯检测系统的研制

郑悦  
【摘要】:在井下煤矿开采的过程中易发生瓦斯突出,主要成分是甲烷,当其达到爆炸极限(4.9%~16%)时,遇明火即可引发爆炸。因此,及时、准确的检测甲烷浓度,可以有效的避免矿难事故。目前用于检测甲烷的方法有多种,而红外吸收法具有灵敏度高、选择性好、响应速度快、寿命长、成本低和零点漂移小等优点。所以,研制高灵敏度的红外瓦斯检测仪具有现实意义。然而,在矿井下存在许多统计特性未知的噪声,比如矿井中骤变的背景光、温度、气流、风等因素,针对这些噪声,本文在传统红外瓦斯检测技术的基础上,引入了一种现代滤波方法——自适应滤波技术,通过对噪声的统计特性进行估计,实时调整滤波器的参数,从而能更好的消除噪声,实现对甲烷浓度的精准测量。本论文首先给出了双重差分红外吸收光谱技术的原理,并设计了系统的光学部分以及气室结构。接着研究了自适应红外气体检测算法和模型,利用MATLAB,对LMS(最小均方误差)和FTF(快速横向滤波)两种自适应滤波算法进行了仿真分析。由于FTF自适应滤波算法的显著优势,本文设计的自适应检测系统选用了FTF自适应滤波算法。然后提出了基于双光源和双探测器的四通道自适应红外瓦斯检测系统,设计并制作了检测系统整体的硬件部分,包括:光路、硬件电路、数据采集卡和工控机。随后设计了检测系统的软件程序,利用LabVIEW软件以及其包含的DAQ助手、MathScript节点等模块设计了两套Lab VIEW程序,分别用于传统红外甲烷浓度测量,以及存在突变噪声情况下的自适应红外甲烷浓度测量。最后将软硬件集成,形成了基于数据采集卡、工控机和Lab VIEW(内嵌MATLAB)算法平台一体化的AS-WJC型自适应红外瓦斯检测系统,并分别进行了有干扰和无干扰实验环境的气体检测实验。对于无环境干扰的气体检测实验,在0~40000 ppm量程内,获得的标定曲线拟合度为99.838%,检测仪的相对满量程测量误差2%F.S.,在0 ppm浓度时,相对满量程波动范围0.925%F.S.。对于存在环境干扰的气体检测实验,相同测量范围内,标定曲线拟合度为99.606%,检测仪的相对满量程测量误差3%F.S.,在0 ppm浓度时,相对满量程波动范围1.2%F.S.。实验结果表明,通过对仪器进行本安化设计,本论文研制的自适应红外瓦斯检测系统可应用于矿井下甲烷浓度的检测中。本论文的主要创新点如下:一、改进了传统的差分气体检测方法,提出了硬件、软件相结合的双重差分红外吸收光谱技术。二、在传统的红外瓦斯检测系统中引入了现代滤波技术——FTF自适应滤波技术,取代了检测仪中传统的滤波方法,更好的滤除矿井下统计特性无法估计的突变噪声。三、集成了基于数据采集卡、工控机和LabVIEW算法平台的AS-WJC型自适应红外瓦斯检测系统。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 侯勇严,孙瑜,郭文强;一种自适应模糊PID控制器的仿真研究[J];陕西科技大学学报;2004年02期
2 黄鹤;于伟东;严灏景;;自适应纺织品的类别及其制品[J];纺织学报;2007年12期
3 卢继平,唐水源,樊红丽;装填设备的研制[J];航天制造技术;2005年02期
4 杜斌;用于统计建模与在线自适应的重回归软件[J];宝钢技术;1996年04期
5 刘新宇,沈宪章,邱道尹,梁义涛;自适应模糊PID控制在烧结过程中的应用[J];中原工学院学报;2003年03期
6 赵国山;仇性启;;自适应PID的发展概况[J];化工自动化及仪表;2006年05期
7 宋继祥;刘国华;黄保华;;高楼自适应逃生器的设计与实现[J];机电产品开发与创新;2011年02期
8 杨晓华,陆桂华,郦建强;自适应基因算法在环境优化问题中的应用[J];河海大学学报(自然科学版);2002年02期
9 王礼信;;MRAS的工程设计方法及应用[J];北京轻工业学院学报;1989年01期
10 马志敏,贾嘉;岩体声发射监测现场噪声自适应数字滤波技术初探[J];岩石力学与工程学报;1999年06期
11 张丙才,徐萍,史贺男;电力系统组合自适应稳定器的设计[J];吉林化工学院学报;2001年01期
12 衡泽超;公茂法;王益红;张晓明;;自适应先导电路的分析和设计[J];煤炭工程;2010年07期
13 赵煜;朱瑞祥;陈涛;;发酵过程温度控制环的自适应PID及仿真研究[J];农机化研究;2007年06期
14 张征;吴化平;柴国钟;鲍雨梅;吴和龙;;自适应无网格法在生物涂层接触问题中的应用[J];力学与实践;2012年03期
15 蔡志东;张固澜;刘振亚;;测井数据自适应多项式拟合去噪[J];测井技术;2013年01期
16 张宇星;基于神经元的自适应PID控制[J];山西焦煤科技;2004年02期
17 高潮,郭永彩,潘英俊,郭孝恩;自适应求交算法在鞋楦变跷设计中的应用[J];重庆大学学报(自然科学版);2004年09期
18 胡俊达,胡慧,黄望军;自适应PID控制技术综述[J];中华纸业;2005年02期
19 赵希梅;孙显峰;高君;;时变周期性参考输入的自适应重复控制系统设计[J];组合机床与自动化加工技术;2012年01期
20 陈建国;张万玉;高达宇;王国柱;谢晓华;林辉;;基于自适应逆的温度控制系统[J];化工科技;2007年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 卢志刚;易之光;赵翠俭;李兵;吴士昌;;一种新型的自适应逆扰动消除器[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
2 黄鹤;张丹;于伟东;严灏景;;功能自适应纺织品[A];第七届功能性纺织品及纳米技术应用研讨会论文集[C];2007年
3 王蓬;宋明玉;张林芳;王新远;;广义自适应相干累积算法改进及其在线谱增强中的应用[A];中国声学学会2007年青年学术会议论文集(上)[C];2007年
4 于慧君;陈章位;;道路模拟试验自适应时域复现控制方法研究[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文摘要集[C];2007年
5 路迎晨;李兵;;一类自适应预测算法的全局收敛性[A];04'中国企业自动化和信息化建设论坛暨中南六省区自动化学会学术年会专辑[C];2004年
6 陈博;方滨兴;云晓春;;一种自适应的蠕虫检测和遏制方法的研究[A];全国网络与信息安全技术研讨会'2005论文集(上册)[C];2005年
7 李国;张心珂;杨国庆;高庆吉;;一种自适应的运动目标实时跟踪算法[A];2006年首届ICT大会信息、知识、智能及其转换理论第一次高峰论坛会议论文集[C];2006年
8 杨寒光;;电子地图中的自适应注记[A];工程设计与计算机技术:第十五届全国工程设计计算机应用学术会议论文集[C];2010年
9 孟宏;刘玉;;基于复调制的自适应细化谱算法[A];2008中国仪器仪表与测控技术进展大会论文集(Ⅰ)[C];2008年
10 王平;冯海朋;李勇;康燕;;一种工业无线网络的自适应节能机制[A];2009中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 史晓雨;数据中心中自适应绿色控制技术研究及其应用[D];电子科技大学;2015年
2 陈思佳;非均匀强杂波下的目标检测问题研究[D];电子科技大学;2014年
3 李航标;基于数字负载最小能耗的自适应电压调节技术研究[D];电子科技大学;2014年
4 王蓉芳;基于协同进化优化和图像先验的分块自适应压缩感知[D];西安电子科技大学;2014年
5 王玉着;地形自适应的高精度河网提取及其典型应用[D];中国地质大学;2016年
6 郑威;从孕妇腹壁电信号中提取胎儿心电的方法研究[D];南京大学;2011年
7 刘娇;结构体系可靠度分析的自适应β约界法研究[D];广西大学;2017年
8 王胜春;自适应时频分析技术及其在故障诊断中的应用研究[D];山东大学;2007年
9 刘亚;复杂非线性系统的智能自适应重构控制[D];南京航空航天大学;2003年
10 马国成;车辆自适应巡航跟随控制技术研究[D];北京理工大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵昆鹏;管道实时在线自适应仿真技术研究[D];西安石油大学;2015年
2 吕铖杰;串联弹性关节控制与交互刚度辨识[D];浙江大学;2015年
3 王波;两种基于万有引力定律自适应算法[D];渤海大学;2015年
4 韦翔鸿;雷达定量降水估测自适应优化算法研究[D];南京信息工程大学;2015年
5 查志远;自适应范数约束图像正则化重建研究[D];昆明理工大学;2015年
6 李威;射频一体式EAS抗干扰研究与设计[D];郑州大学;2015年
7 费强;多功能自适应伪装装置的研究与设计[D];南京理工大学;2015年
8 张宁;图像引导的体外自适应放疗在宫颈癌治疗中的应用研究[D];安徽医科大学;2015年
9 王帅;基于自适应重启的压缩感知算法[D];华中师范大学;2015年
10 刘金荣;种子流视觉检测系统自适应标定的软件研制[D];山西农业大学;2015年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978