【正文】 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1616 bit定點(diǎn)乘法和32247。16 bit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性，使用折線插值方法進(jìn)行線性化處理。 (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。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)線用屏蔽電纜連接。在電路板布線時(shí)，注意抗干擾設(shè)計(jì)。 本章介紹了煙霧報(bào)警器的誤差來(lái)源，分析了系統(tǒng)中的硬件電路引入誤差和軟件所帶來(lái)的誤差。給出了煙霧濃度信號(hào)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定及測(cè)試，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。結(jié) 論煙霧檢測(cè)報(bào)警器可保障生產(chǎn)與生活的安全，避免火災(zāi)和爆炸事故以及煤氣中毒的發(fā)生，它是防火、防爆和安全生產(chǎn)所必備的儀器，具有廣闊的市場(chǎng)空間與發(fā)展前景。 本論文在對(duì)煙霧傳感器和報(bào)警技術(shù)進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，全面比較國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的技術(shù)特點(diǎn)，合理地確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。并對(duì)儀 器的整體設(shè)計(jì)和各個(gè)組成部分進(jìn)行了詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)。 本論文設(shè)計(jì)的煙霧報(bào)警器由煙霧信號(hào)采集電路與單片機(jī)控制電路兩大部分構(gòu)成。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求、使用環(huán)境、成本等因素，選用MQ2型半導(dǎo)體電阻式煙霧傳感器。該傳感器是對(duì)以烷類煙霧為主的多種煙霧有良好敏感特性的廣譜型半導(dǎo)體敏感器件。它的靈敏度適中，具有響應(yīng)與恢復(fù)特性好，長(zhǎng)期工作穩(wěn)定性、重現(xiàn)性、不易受環(huán)境影響及抗溫濕度影響等優(yōu)點(diǎn)。 在系統(tǒng)單片機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)上，采用了高性能、高整合度的STC12C5410AD單片機(jī)作為核心芯片，充分利用了其高速數(shù)據(jù)處理能力和豐富的片內(nèi)外設(shè)，實(shí)現(xiàn)了儀器的小型化和智能化。使儀器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、體積小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。由于煙霧傳感器需要在加熱狀態(tài)下工作，溫度越高，反應(yīng)越快，響應(yīng)時(shí)間和恢復(fù)時(shí)間就越快。為提高響應(yīng)時(shí)伺，保證傳感器準(zhǔn)確地、穩(wěn)定地工作，需要向煙霧傳感器持續(xù)供給5V的加熱電壓。為了保證傳感器加熱工作的可靠性，當(dāng)傳感器加熱絲斷線或傳感器接觸不良時(shí)，能夠進(jìn)行故障報(bào) 警。 煙霧報(bào)警器能在較寬的溫度范圍工作，可將煙霧濃度顯示用LCD顯示。當(dāng)煙霧的濃度達(dá)到設(shè)定的濃度時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警。還具有故障自診斷功能快速重復(fù)檢測(cè)和延時(shí)報(bào)警功能。報(bào)警器還可以與上位機(jī)(PC)進(jìn)行通信，實(shí)時(shí)傳輸煙霧濃度檢測(cè)數(shù)據(jù)，由上位機(jī)記錄保存，也可以利用上位機(jī)完成實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制等功能。 在本論文研制的報(bào)警器的基礎(chǔ)上，可以再做適當(dāng)?shù)墓δ軘U(kuò)展，使可燃性煙霧報(bào)警器的功能更加完善，安全性更高，使用更加方便等。為了能夠進(jìn)一步提高安全性，可以在自動(dòng)聲光報(bào)警的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)帶動(dòng)煙霧 管道關(guān)斷等功能。 應(yīng)用程序以C語(yǔ)言編寫，充分利用芯片資源，提高了測(cè)量精度和代碼執(zhí)行效率，減小了代碼容量，采用中位值平均數(shù)字濾波算法對(duì)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波處理。這種方法既可濾去脈沖干擾又可濾去小的隨機(jī)干擾，不但最大限度地排除現(xiàn)場(chǎng)噪聲干擾，降低煙霧報(bào)警器誤報(bào)概率，而且易于在單片機(jī)中實(shí)現(xiàn)。 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定及測(cè)試，分析煙霧濃度信號(hào)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，%LEL，在所規(guī)定誤差范圍177。5%LEL之內(nèi)，滿足檢測(cè)要求，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果的結(jié)論。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). 石油工程建設(shè). 1996(1): 23~25 [2]張保衛(wèi), 尚家峰, 趙金水. 燃?xì)鈭?bào)警器的分類與選擇. 山東消防, 2003(8): 27~28 [3]彭軍. 傳感器與檢測(cè)技術(shù). 西安電子科技大學(xué)出版社, 2003: 263~315 [4]李永生, 楊莉玲. 半導(dǎo)體氣敏元件的選擇性研究. 傳感器技術(shù), 2002(3): 1~3 [5]Yoon D h, Yu J h, Choi Gm. 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