【導讀】煤礦中含有CO等有毒氣體，是煤礦下重要的危害源之一，是導致重大事故的因素。所以，對礦井中氣體進行快速準確地檢測顯得尤。在煤礦井下使用一種低功耗的智能儀表，該儀表能快速檢測氣體，保。障礦工安全，減少事故發(fā)生。因為煤礦的環(huán)境復雜，傳感器所測精度會隨著周圍環(huán)境溫度的不。為防止掉電數(shù)據(jù)丟失，利用閃速存儲器AT45DB161B存儲報警閉值、數(shù)據(jù)采樣原始信號和氣體濃度等重要數(shù)據(jù)。通過實驗，對傳感器的可靠性。夠滿足生產要求的結論。

　　

【正文】 中毒和老化的缺點。使用紅外線吸收原則檢測 CO 可以克服傳統(tǒng)工具的缺點，它有一個高穩(wěn)定，選擇性好，靈敏度自動補償?shù)葍?yōu)點，采用紅外吸收原則檢測一氧化碳使地面上取得好成績。但很少有研究論文和報告在煤礦根據(jù)紅外吸收檢測一氧化碳氣體濃度?？紤]到煤礦情況的復雜性和干擾因素多樣性，一個新的礦用一氧化碳檢測系統(tǒng)在研究，對紅外一氧化碳檢測系統(tǒng)的研究在我有很大的意義和廣泛應用。 基于紅外吸收原則檢測 CO 氣體濃度 哈爾濱理工大學學士學位論文 32 當紅外線穿過氣體，氣體會吸收相應波長的紅外能量。一般定量氣體檢測采用 lambert beer 定律，氣體吸收紅外能量的能力不同的氣體不同，氣體吸收紅外密集是與紅外線波長不同，每種氣體有其自身吸收光譜（吸收帶），材料分子將 吸收能量的一部分并將其轉換成另一種能量，就是所謂的振動，旋轉能源，當某些被與分子吸收特性有關的紅外線分子的振動頻率被輻射時，輻射只有當波長與頻率有關時被吸收，根據(jù)這一點可以測量紅外線吸收。一氧化碳的紅外吸收主要集中在 波段附近。紅外線被吸收后由一氧化碳，紅外光的能量將減少，減少與一氧化碳氣體濃度有關。因此，一氧化碳濃度可以被測量通過紅外線能量損失，光能量被強烈吸收，特別是當光波等于振動頻率并且光子與分子之間發(fā)生共鳴，這是幾乎為零的傳播力度。這是引入光學技術測量易燃，爆炸性氣體理論基礎。入射光和透射 光的強度關系表示如下 0exp( )I I kcl?? （ 1） 入射光強度 I? 透射光 l? 光路的距離 。 c? 一氧化碳濃度 。 k? 吸收 系數(shù)。 上述公式表明一氧化碳氣體濃度可被入射光和透射光強度測量，這是基于 Lambert Beer 定律紅外線檢測原則。 3。光路補償?shù)脑碓O計 來自紅外線的紅外源通過過濾器之后，一氧化碳感應紅外線，波長在。當紅外線通過含有一定一氧化碳濃度的細胞氣體時，能量被吸收并轉換成電子信號，即規(guī)模的濃度測量一氧化碳的濃度。雙光源和四個探測器系統(tǒng)結構引入，如溫度，壓力，探測器不匹配，灰塵，動力源，探測器的反應等干擾因素可被補償。光路的結構設計作為展示如圖 1 1 和探測 器 3 前面，探測器 1 和3 收到檢測波長僅為 ， ，擺在探測器 2 和探測器 4 前面，探測器 2 和探測器 4 收到的波長僅為 米，兩個 LED 以脈沖交替方式發(fā)光，當 LED1 發(fā)出的脈沖光，探測器 1 和探測器 2 接受接收直接來自 LED1 0I?哈爾濱理工大學學士學位論文 33 圖 1 雙光源、四探測器結構圖 的紅外線，探測器 3 和探測器 4 接收通過氣體細胞的紅外線，只與氣體細胞有關的探測器 4 輸出，因為一氧化碳不吸收波長 線，因為一氧化碳對波長 強，探測器 3 的輸出不僅與傳輸?shù)臍馐矣嘘P，也與傳輸?shù)臍怏w有關。假如兩個 LED 的輻射強度分別是 L1 和 L2， 探測器 14 對應分別是 R1， R2， R3， R4。當 LED1發(fā)出脈沖光電壓信號，探測器 14 輸出分別如下 1 1 1 ( 2)V I R? 2 1 2 ( 3 )V I R? 3 1 3 0 ( 4)aV I R??? 4 1 4 0 ( 5 )V I R?? 當 LED2 發(fā)出脈沖光，探測器 3 和探測器 4 直接接受從 LED2 來的紅外線， 探測器 1 和探測器 2 接受通過氣室的紅外線，原則和上面提到的相同，探測器 14 電壓信號輸出分別如下 5 2 1 0 ( 6)aV I R??? 6 2 2 0 ( 7 )V I R?? 6 2 2 0 ( 7 )V I R?? 8 2 4 ( 9)V I R? 從上面的公式，我們可以得到 ? ?22 3 5 81 4 6 7 1 0aV V V Vs V V V V ??? 我們可以發(fā)現(xiàn)，探測器提供的信號比例為 2a?與探測器的反應度和兩個指示燈器的輻射強度無關。在環(huán)境干擾，不匹配探測器，氣體塵細胞和視神哈爾濱理工大學學士學位論文 34 經部分可補償系統(tǒng)非常好，這無疑設計是一種在目前補償戶外干擾最佳的設計方法。 基于 RBF 神經網絡紅外碳一氧化碳傳感器的數(shù)學建模 、 RBF 神 經網絡的結構和算法 人工神經網絡具有歸納和非線性映射這種能力，它是特別適合解決復雜和非線性問題?；c RBF 神經網絡的紅外碳一氧化碳傳感器的數(shù)學模型的目的是運用人工神經網絡技術在紅外碳一氧化碳傳感器數(shù)據(jù)處理，為了建立更準確，更有效的紅外一氧化器數(shù)學模型。該神經網絡輸出傳感器信號，輸入環(huán)境溫度等參數(shù)信號并且一氧化碳濃度輸出一對一對應關系。處理軟件根據(jù)建立的神經網絡模型提供了一氧化碳濃度，通過傳感器輸出信號和在線測量環(huán)境溫度參數(shù)。 社會上有許多種人工神經網絡模型網絡， 在本文中，我們選擇 RBF 神經網絡，它是由三層組成 （輸入層，隱含層，輸出層）與它類似的 BP（ BP）神經網絡，輸入層是由信號源節(jié)點組成，第二層是隱藏層，它由許多徑向基函數(shù)神經元組成 。隱層節(jié)點輸出從中央與網絡輸入向量的歐氏距離計算，然后將結果傳遞給徑向基函數(shù)，根據(jù)需要選擇隱藏層的節(jié)點，最后一層是由常見線性神經元組成的輸出層，它反應輸入方式。 RBF 神經網絡結構顯示為 隱藏層節(jié)點產生傳輸功能回應本地部分輸入信號，當輸入信號接近高斯核函數(shù)的中心時在隱藏層節(jié)點輸出更強信號，高斯核函數(shù)表示如下 ? ? ? ?? ?2221e x p ijjn x t cj iht ?????? j=1,2……k 其中 X 輸入采樣中， x=（ x1 和 x2， ...... xn）的筆 。 RBF 神經網絡中心與Cj，與常向量同樣尺寸 X， N 為輸入向量的維數(shù) 。K 表隱藏層神經元數(shù)目，標準偏差高斯核函數(shù)。 在這個模型中輸入量 X 和輸出量 Y 的關系如下 ? ?1 ( 1 2 )ki i j j jjy w X c????? j=1,2……k 哈爾濱理工大學學士學位論文 35 誤差函數(shù)是 211 [ ( , ) ]2 N iiiE y f w x???? 想要輸出 iy ， ( , )if wx 實際是網絡輸出 。 權值向量 W。 利用 RBF 網絡建立一氧化碳紅外傳感器數(shù)學建模的方法如下 RBF 神經網絡建模方法的課程 （ 1）確認根據(jù)輸入變量環(huán)境參數(shù)和測量系統(tǒng)對象 （ 2）收集所有輸入和輸出變量的種類變量和預處理（過濾，擺脫噪聲），以產生訓練樣本和測試。 （ 3）采用上述算法，以訓練把訂單行中確 認了 RBF 中心網絡，函數(shù)的寬度和重量值網絡 （ 4）通過對樣品的測試，研究使用完成訓練后網絡 （ 5）如果上述測試結果符合要求，投入使用，上網測量 硬件和軟件系統(tǒng)的設計 在碳濃度的紅外探測器一氧化碳濃度變化信號的碳在多組分氣體一氧化碳成電壓信號，信號輸入的 A / D 轉換器所其次，經放大電路，然后將其發(fā)送給數(shù)字信號處理（ DSP）。微處理器（ DSP）的是整個系統(tǒng)的核心，該儀器功能成立后，測量對象的選擇，數(shù)據(jù)收集，處理，數(shù)據(jù)，結果的顯示和存儲數(shù)據(jù)通信等硬件全部完成了后援系統(tǒng)主要包括數(shù)字信號處理（ DSP）和 A / D 轉換器，顯示模塊液晶電視，數(shù)據(jù)通信接口，功能設置，故障處理和報警等 軟件系統(tǒng)包括信號采集模塊，如如一氧化碳，對環(huán)境溫度的濃度，壓力，濕度，綁扎與模塊處理，這是檢測系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)程序工作將在這個部分的輸入輸出模塊，如數(shù)字顯示器有限公司濃度，聲光報警，外部控制，一氧化碳集中存儲，數(shù)據(jù)通信等硬件系統(tǒng)的結構為 顯示 哈爾濱理工大學學士學位論文 36 圖 實驗結果對比與分析 實驗在 20Co， 100kPa 進行地，流速是 ，六個一氧化碳樣品濃度被挑選出來測試，濃度范圍從 ％至 ％，在不同濃度 測量的 10 組數(shù)據(jù)包含 120 個數(shù)據(jù)形成個表格。其中三組數(shù)據(jù)挑選出的圖紙數(shù)據(jù)，使用最小二乘法神經網絡算法的一氧化碳濃度測試如圖 4 所示。在圖表中的綠線表示實際值，藍線表示測量值即采用最小二乘法，紅線表示測量值，采用神經網絡算法，從圖中可以明顯發(fā)現(xiàn)其結果是滿意，精度高，并符合要求各個領域，采用神經網絡建立一氧化碳傳感器的數(shù)學模型 哈爾濱理工大學學士學位論文 37 圖 4 實驗結果對比 結論 一氧化碳濃度檢測使用紅外吸收原理，雙光源四探測器的新光學結構，它可以補償電源抗干擾，錯配探測器，燃氣細胞物質的吸收和粉塵的影響。 RBF 神經網絡提供了新的 途徑確立紅外線二氧化碳傳感器測量模型，它可以在正常電壓輸出和相應的一氧化碳氣體濃度的環(huán)境溫度，壓力，濕度的檢測系統(tǒng)之間建立準確地映射關系進行分析。該整個系統(tǒng)具有精度高，能力強的反干擾，測量范圍寬，良好的選擇性，以及在線檢測能力。 參考文獻 [1] Zhang Yonghuai, zhou Jinlin, Lin Jipeng, “A Novel Multiple Component Gas Infrared Ray Sensor”, Group Technology amp。 Production Modernization, Vol 20, No 1, 2021. 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