基于LPC1343的煤矿粉尘浓度监测仪设计.pdf

学兔免ww. Kine Itll.cam
基于LPC1343的煤矿粉尘浓度监測仪设计谭飞,等
基于LPC1343的煤矿粉尘浓度监测仪设计
谭飞,雷凯丽
(中国煤炭科工集团重庆研究院重庆,400013
摘要:针对传统的过滤称重法測量粉尘浓度的作程序繁琐、干扰大和取得结果不及时等问题,采用了光
透射法原理设计了一种基于ARM7处理器LPC1343的粉尘浓度监测仪,详细的介绍了该仪器的硬件电路设计利软件
实现流程。测试表明,该监测仪具有测量准确,可靠性高等优点
关键词ARM;粉尘浓度监测;煤矿;光透射法
Abs In oer o olve problems of omplex raon, a ian e results elay and so on existed in dust concentra
tion monitoring instruments by use of traditional filter and weighing method, a dust concentration monitoring instruments adopted
princple of ight anm on mehod and based on ARM proce or of LPC1343 was desined, the paper introduced circuit design of
hardware and realizing low of software of the apparatus in details. The esting result showed that the apparatus has advantages of
accurate measurement, high reliability
Key words: ARM dust concentration monitoring mine; light-transmission method
中阳分类号:TD712
文献标识码;B
文章编号:1001-9227(2012)02-0056-03
引言
和吸收作用,出射光强会有定程度的衰减,出射光强I
我国煤矿数量众多,煤炭在我因能源结构中约占75%与入射光强I。之间有如下关系
左右。煤矿粉尘是矿井安全生产的5大危害之一,粉尘过
多的积聚可引起爆炸,同时过多的吸入粉尘也会威胁人的
身体健康。因此,连续准确的监测煤矿内粉尘的浓度尤为
上式中c表示物质的浓度,k为物质的消光系数,该系
数与粉尘频粒的性质(如尘粒的直径、尘粒物质的折射
重要
率)有关,面与粉尘浓度无关。L表示光深入介质的厚度
目前,国内外粉尘测量的方法种类繁多,大体可分取
即光程
样法和非取样法两大类。取样法,即是取出部分待测粉尘
朗伯.比尔定律表明,入射光的光强随着它穿透介质
送入测量系统来测量粉尘的浓度的方法。此方法白动化程
度低,而且难于在线监测。利用粉尘的物理光学等特性直
的厚度L做指数规律衰减。若Lし“定,则介质的消光系数k
接测量粉尘浓度即为非取样法。
定,那么入射光的光强将随介质的浓度c的变化而作指
数衰减。这就是运用光透射法隘测粉尘浓度的依据。
针对煤矿井下干扰大、粉尘分布集中的特殊环境,本
实际测量中,将(1)式变换得到
设计采用非取样法中的散射法来监测粉尘浓度。此测量方
法不改变粉尘的物理化学性质,抗干扰能力强,而且能够
(2)
自动连续监测空气中的含尘浓度
式中入射光光强I。与出射光光强工通过测量得到,消
光系数k可通过事先标定确定,光程L为固定值2。
粉尘浓度測量原理
東光通过不均?介质时,与介质会发生相互作用,2系统设计
光的强度要发生衰减,称之为消光作用。消光作用又可以2.1系统整体设计
看作吸收和散射共同作用造成的。光的一部分被介质散
本系统主要由控制和数据处理模块、接收转换模块
射,偏离了原来的传播方向,剩下的“-部分被介质吸收,光源和显示模块构成
光仍按原来的传播方向通过介质。即是,散射体除将照射
报
光的部分能量散射外,与此同时往往还吸收部分照射光的
部分能量,并将其转换为热能等其他形式,这也即是吸收
ARM处
作用。而吸收与散射正是光电法测量粉尘所要利用的基本
(L.PC314)
原理
根据朗伯比尔( Lambert Beer)光透射定律当束强
光
接收器
度为Ⅰ。的单色半行光照射到粉尘颗粒时,由于尘粒的散射
图1系统整体模块框图
收稿日期:2011-12-05
系统主要作流程如下
作者简介:谭飞(1986-),男,重庆云阳人,硕士研究生,主要
)ARM处理器控制激光源工作,入射光通过厚度为L
研究方向为安全監测技术。
56