【正文】 “ LEL”是指爆炸下限?？扇紵熿F在空氣中遇明火種爆炸的最低濃度，稱(chēng)為爆炸下限 (LowerExplosionLimited)，簡(jiǎn)稱(chēng) LEL?？扇紵熿F在空氣中遇明火種爆炸的最高濃度，稱(chēng)為爆炸上限 (UpperExplosionLimited),簡(jiǎn)稱(chēng) UEL。 煙霧的濃度過(guò)低或過(guò)高時(shí)是沒(méi)有危險(xiǎn)的，只有與空氣混合形成混合氣或更確切地說(shuō)遇到氧氣形成一定比例的混合氣才會(huì)發(fā)生燃燒或爆炸。燃燒是伴有發(fā)光發(fā)熱的激烈氧化反應(yīng)，它必須具備三個(gè)要素：可燃物（燃?xì)猓恢嘉铮ㄑ鯕猓?；點(diǎn)火源（溫度）?？扇?xì)獾娜紵梢苑譃閮深?lèi)，一類(lèi)是擴(kuò)散燃燒，即揮發(fā)的或從設(shè)備中噴出、泄漏的可燃?xì)?，遇到點(diǎn)火源混合燃燒。另一類(lèi)燃燒，是可燃?xì)馀c空氣混合著火燃燒 ，這種燃燒反應(yīng)激烈而速度快，一般會(huì)產(chǎn)生巨大的壓力和聲響，又稱(chēng)之為爆炸。燃燒與爆炸沒(méi)有嚴(yán)格的區(qū)分。 有關(guān)權(quán)威部門(mén)和專(zhuān)家已經(jīng)對(duì)目前發(fā)現(xiàn)的可燃?xì)庾髁巳紵ǚ治?，制定出了煙霧的爆炸極限，它分為爆炸上限和爆炸下限。低于爆炸下限，混合氣中的可燃?xì)獾暮坎蛔?，不能引起燃燒或爆炸，高于上限混合氣中的氧氣的含量不足，也不能引起燃燒或爆炸。另外，可燃?xì)獾娜紵c爆炸還與煙霧的壓力、溫度、點(diǎn)火能量等因素有關(guān)。爆炸極限一般用體積百分比濃度表示。 爆炸極限是爆炸下限、爆炸上限的總稱(chēng)，可燃煙霧在空氣中的濃度只有在爆炸下 限、爆炸上限之間才會(huì)發(fā)生爆炸。低于爆炸下限或高于爆炸上限都不會(huì)發(fā)生爆炸。因此，在進(jìn)行爆炸測(cè)量時(shí)，報(bào)警濃度一般設(shè)定在爆炸下限的 25%LEL 以下。一般可燃煙霧檢測(cè)儀的測(cè)量范圍為 0~100%LEL。甲烷在空氣濃度為 9%11%時(shí)遇明火爆炸 ,高于 11%或低于 9%都不爆炸。假定甲烷的爆炸下限為 5%體積比，那也就是說(shuō)，把這個(gè) 5%體積比，一百等分，讓 5%體積比對(duì)應(yīng) 100%LEL，也就是說(shuō)，當(dāng)檢測(cè)儀數(shù)值到達(dá) 10%LEL 報(bào)警點(diǎn)時(shí)，相當(dāng)于此時(shí)甲烷的含量為 %體積比。當(dāng)檢測(cè)儀數(shù)值到達(dá) 20%LEL 報(bào)警點(diǎn)時(shí)，相當(dāng)于此時(shí)甲烷的含量 為 1%體積比。 本設(shè)計(jì)中設(shè)定甲烷的爆炸下限為 10%體積比，對(duì)應(yīng)的報(bào)警限設(shè)在 20%LEL，也就是甲烷含量為 2%體積比時(shí)報(bào)警器報(bào)警。 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 因?yàn)榧矣妹簹庵兄饕煞譃榧淄?，所以本?shí)驗(yàn)在煙霧標(biāo)定時(shí)，選用甲烷煙霧。實(shí)際甲烷煙霧與進(jìn)入到單片機(jī)輸入端的電壓值對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)如表 。 表 從該曲線(xiàn)可以看出，電壓值與煙霧濃度之間是非線(xiàn)性關(guān)系，為了實(shí)時(shí)顯示氣體濃度，需要對(duì)其進(jìn)行線(xiàn)性化處理，使顯示的煙霧濃度與實(shí)際誤差在177。 5%范圍內(nèi)。煙霧濃度與測(cè)量電壓值線(xiàn)性化示意圖如圖 所示。對(duì)曲線(xiàn)作線(xiàn)性化處理時(shí)，根據(jù)曲線(xiàn)的走勢(shì)，將煙霧濃度分成 7段。 直線(xiàn)方程 f(x)=f(xi)+(xxi)f(xi)f(xi)/（ xi– xi） i=1,2,3L,7(51) 其中， f(x)為實(shí)際煙霧檢測(cè) LEL濃度 ， x 為實(shí)際煙霧檢測(cè)濃度對(duì)應(yīng)的電壓值，xi是區(qū)間的下限濃度對(duì)應(yīng)電壓值， xi是區(qū)間的上限濃度對(duì)應(yīng)電壓值， f(xi)為區(qū)間下限點(diǎn)煙霧 LEL 濃度值， f(xi)為區(qū)間上限點(diǎn)煙霧 LEL 濃度值，根據(jù)公式 51計(jì)算出 7個(gè)直線(xiàn)方程式，如下： 濃度（ %） 電壓（ V） 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 (1)0%~10%LELf(x)=?+ (2)10%~20%LELf(x)=?+ (3)20%~40%LELf(x)=?+ (4)40%~50%LELf(x)=?+ (5)50%~60%LELf(x)=?+ (6)60%~80%LELf(x)=?+ (7)80%~100%LELf(x)=?+ 經(jīng)實(shí)驗(yàn)的標(biāo)定，實(shí)際煙霧濃度與顯示濃度誤差對(duì)比如表 ： 表 濃度（ %LEL） 濃度誤差 濃度（ %LEL） 濃度誤差 0 0 50 5 5 3 55 3 10 1 60 0 15 4 65 2 20 3 70 3 25 1 75 5 30 5 80 2 35 3 85 4 40 2 90 3 45 5 95 5 根據(jù)誤差計(jì)算公式 X=i，在本實(shí)驗(yàn)中 N為 20，計(jì)算本報(bào)警器顯示煙霧濃度與實(shí)際濃度之間的誤差為 %，在所規(guī)定誤差范圍177。 5%之內(nèi)。因此，本論文中的可燃性報(bào)警器滿(mǎn)足檢測(cè)要求。 實(shí)驗(yàn)誤差分析 在測(cè)量?jī)x器的實(shí)際使用中，造成誤差的來(lái)源很多，通常是多種誤差源綜合作用的結(jié)果。就本儀器而言，誤差來(lái)源主要有軟件和硬件兩個(gè)方面。 軟件誤差主要來(lái)自以下兩個(gè)方面： (1)A/D 轉(zhuǎn)換量化誤差 STC12C5410AD 單片機(jī)的內(nèi)部 A/D 轉(zhuǎn)換器為 12bit，輸入 單片機(jī)模擬電壓信號(hào) 0~，參考電壓 ， A/D 轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入模擬信號(hào)的最大分辨率為 ?1= ，因此可求得 A/D 轉(zhuǎn)換誤差為==%。 (2)數(shù)字濾波過(guò)程中的有限字長(zhǎng)效應(yīng)在中位值平均濾波法數(shù)字濾波過(guò)程中，用到了乘法和除法運(yùn)算，因此在運(yùn)算過(guò)程中，由于字長(zhǎng)有限而不能保留原有數(shù)據(jù)的有效位數(shù)會(huì)出現(xiàn)舍入誤差，由于累計(jì)計(jì)算會(huì)造成計(jì)算誤差。本儀器使用數(shù)據(jù)的計(jì)算全部是由 STC12C5410AD 完成的，可以直接執(zhí)行 16 16bit定點(diǎn)乘法和 32247。16bit定點(diǎn)除法運(yùn)算，所以有限字長(zhǎng)造成的誤差對(duì)于本系統(tǒng)而言，可以忽略不計(jì)。 硬件誤差主要來(lái)自以下四個(gè)方面： (1)傳感器非線(xiàn)性誤差 本系統(tǒng)選用 MQ2 型半導(dǎo)體陶瓷式煙霧傳感器，煙霧濃度與輸出電壓存在一定的非線(xiàn)性，使用折線(xiàn)插值方法進(jìn)行線(xiàn)性化處理，誤差數(shù)據(jù)參見(jiàn)表 和圖 。 (2)電子元器件參數(shù)的離散性、溫度不穩(wěn)定性造成的誤差 傳感器輸出信號(hào)一般比較微弱，需要過(guò)數(shù)據(jù)采集前置電路對(duì)其進(jìn)行放大、濾波、電平調(diào)整，滿(mǎn)足單片機(jī)對(duì)輸入信號(hào)的要求。運(yùn)放誤差是造成前置放大誤差的主要原因， 運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓，輸入失調(diào)電流是影響電路精度的重要因素。本設(shè)計(jì)選用高輸入阻抗、低噪聲的放大器，可以滿(mǎn)足要求。另外所選的阻容器件都是經(jīng)過(guò)精確測(cè)量后再焊接上去的，并經(jīng)過(guò)仔細(xì)調(diào)試以獲得最佳性能。 (3)電源造成的誤差 雖然系統(tǒng)采用直流電源供電，但電源不可避免地殘留一定的交流成分而形成噪聲信號(hào) .它們對(duì)測(cè)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行危害很大。本系統(tǒng)選用 ACDC電源模塊，將220V市電轉(zhuǎn)化為 5V 直流電壓，分別給模擬電路和數(shù)字電路供電。為了盡量減小噪聲，數(shù)字地和模擬地要一點(diǎn)接地，每個(gè)芯片的電源就近接退耦電容。 (4)環(huán)境、外部噪聲引起的誤差 環(huán)境因素包括環(huán)境溫度、濕度、空氣中的塵埃等。對(duì)本系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，空氣中的成分對(duì)系統(tǒng)的探頭和單片機(jī)及其外圍電路影響很小，在進(jìn)行測(cè)量時(shí)不用進(jìn)行補(bǔ)償。但環(huán)境溫度、濕度對(duì)傳感器有一定的影響。但是溫濕度的影響相對(duì)于系統(tǒng)5%LEL的精度要求，可以忽略不計(jì)。另外，系統(tǒng)還受到各種外部電磁噪聲的干擾，設(shè)計(jì)上，把探測(cè)器與控制器之間的信號(hào)線(xiàn)用屏蔽電纜連接。在電路板布線(xiàn)時(shí)，注意抗干擾設(shè)計(jì)。 參考文獻(xiàn) [1] 陳 連 生 . 可 燃 煙 霧 探 測(cè) 器 及 其 設(shè) 置 安 裝 要 領(lǐng) [M]. 石 油 工 程 建設(shè) .1996(1):2325. [2]張保衛(wèi) ,尚家峰 ,趙金水 .燃?xì)鈭?bào)警器的分類(lèi)與選擇 [M].山東消防 ,2022(8):2728. [3]彭軍 .傳感器與檢測(cè)技術(shù) [M].西安電子科技大學(xué)出版社 ,2022:263315. [4] 李永生 , 楊 莉 玲 . 半 導(dǎo) 體 氣 敏 元 件 的 選 擇 性 研 究 [M]. 傳感器技術(shù) ,2022(3):13. [5]YoonDh,YuJh,[M].Sen(46):1523. [6] 謝望 . 煙 霧 傳 感 器 技 術(shù) 的 現(xiàn) 狀 和 發(fā) 展 趨 勢(shì) [M]. 儀器儀表用戶(hù) ,2022,13(5):12. [7]蔡文齋 .專(zhuān)業(yè)級(jí)串口調(diào)試器設(shè)計(jì) [M].現(xiàn)代電子技術(shù) ,2022(23):6972. [8]WangXihuai ， XiaoJianmei ，singNeuralFuzzyNetwork[M].(3):16021605. [9]張鵬翼 ,羅衛(wèi)兵 ,樓超英 .基于 STC 單片機(jī)的無(wú)人飛機(jī)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].設(shè)計(jì)參考 ,2022,18:2325. [10]求是科技 .單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)實(shí)例導(dǎo)航 [J].人民郵電出版社 ,2022. [11]何衍慶 .控制系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)和應(yīng)用 [M].化學(xué)工業(yè)出版社 ,2022. [12] 宏 晶 科 技 ( 深圳 ).STC12C5410AD 系 列 單 片 機(jī) 器 件 手 冊(cè)[M]. [13]鄭郁正 .單片機(jī)原理 及應(yīng)用 .四川大學(xué)出版社 ,2022:2556. [14]成偉 ,郝躍 ,馬曉華 ,劉紅俠 .EEPROM 單元的電荷保持特性 [N].電子學(xué)報(bào) ,2022,27(7):12901293. [15][M].UMINumber:amp。HowellInformationandLearningCompany,2022:2. [16]DeSalvoB,estigationofnonvolatilememorydataretention[J].IEEETransElectronDevices,1999,46(7):1518. [17]黃再銀 .帶看門(mén)狗和電源監(jiān)控功能的復(fù)位芯 MAX813L[P].電子世界 ,2022(3):3940 [18]黃新友 ,高春華 .燒結(jié)溫度對(duì)大功率超薄型壓電蜂鳴器用壓電陶瓷結(jié)構(gòu)和性能的影響 [M].中國(guó)陶瓷工業(yè) .2022,10(2):2224. [19] 于 冶 會(huì) . 對(duì) 調(diào) 整 儀 表 用 蜂 鳴 器 振 動(dòng) 規(guī) 范 的 探 討 [J]. 傳 感 器 世界 ,2022(1):3538. [20]邵子揚(yáng) ,黃保明 ,劉海濤 .Keil 軟件仿真的串口調(diào)試技巧 [M].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用 ,2022(7):7678. [21]陳曉莉 ,張俊濤 .KEILC51 單片機(jī)仿真器的設(shè)計(jì) [M].微計(jì)算機(jī)信息 (嵌入式與SOC),2022,2(2):1920. [22]魏東 .KeilC51 總線(xiàn)外設(shè)操作問(wèn)題的深入分析 [M].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用 ,2022(2):7879. [23] 曹珍貫 . 在 單 片 機(jī) 中 用 插 值 法 實(shí) 現(xiàn) 線(xiàn) 性 化 器 [M]. 工礦自動(dòng)化 ,2022(6):4445. [24]王勇 ,冷劍青 ,徐健健 .基于單片機(jī)的室內(nèi)一氧化碳安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置 ,2022(4):1922. [25]許貴橋 ,李同勝 .分段線(xiàn)性插值收斂速度的一種估計(jì) [M].大學(xué)數(shù)學(xué) ,2022,22(5):6466. [28]曹樂(lè)南 ,霍大勇 .單片機(jī)與 PC 機(jī)串行通信的實(shí)現(xiàn) [J].中國(guó)科技信息 ,2022(11):192203. [29]江峰 ,劉高嵩 .串口通訊中系統(tǒng)資源分配問(wèn)題的研究 [J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展 ,2022,16(11):6466. 附錄 1 （ 1）本設(shè)計(jì)使用的單片機(jī)程序如下： // voidIntTimer0()interrupt1//定時(shí)器中斷程序 { if(yure_biao==0) { jia1++。 YS=~YS。 if(jia1=200)//定時(shí) 10S { jia1=0。 jia2++。 if(jia2=30)//定時(shí) 5 分 30 { jia2=0。 yure_biao=1。 YS=1。 } } } if((start_biao==0)amp。amp。(over_biao==0)amp。amp。(bao_biao==1)amp。amp。(clear_biao==0)) //采集定時(shí)程序 { jia3++。 if(jia3=20)//定時(shí) 1S { jia3=0。 start_biao=1。 } } if(clear_biao==1)//清除報(bào)警顯示 { jia5++。 xscout=0。 RS=1。 if(jia5=200) { jia5=0。 jia6++。 if(jia6=6) //定時(shí) 1 分 { jia6=0。 clear_biao=0。 } } } else { jia5=0。 jia6=0。 } if((bao_biao==1)amp。amp。(clear_biao==0)) //報(bào)警 { GS=1。 jia4++。 if(dengji==1) { if(jia4=20) { jia4=0。 RS=~RS。 feng=~feng。 }