紫外線火焰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

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1、哈爾濱石油學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告?zhèn)鞲衅髡n程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)題目：紫外線火焰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)專業(yè)測(cè)控技術(shù)與儀器班級(jí)測(cè)控一班學(xué)號(hào)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師2016年6月17日哈爾濱石油學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告一、課程設(shè)計(jì)的目的：（1）通過紫外線火焰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，要求大家回顧電路基礎(chǔ)、模擬電子技術(shù)、單片機(jī)和傳感器原理的基礎(chǔ)知識(shí)；（2）掌握通過紫外線傳感器，單片機(jī)判斷是否發(fā)生火災(zāi)的原理；（3）掌握紫外線傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、液晶顯示器，單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理；（4）能根據(jù)紫外線火焰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理繪制電路圖。二、課程設(shè)計(jì)的要求：根據(jù)紫外線火焰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理，確

2、定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，對(duì)單片機(jī)最小系統(tǒng)、紫外線傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、液晶顯示器、報(bào)警電路進(jìn)行設(shè)計(jì)，并用protel畫出系統(tǒng)電路圖，同時(shí)記錄當(dāng)天的實(shí)習(xí)日志。三、課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及安排：第1天：查找資料，了解紫外線火焰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理；記錄當(dāng)天的實(shí)習(xí)日志；第2天：查找資料,根據(jù)紫外線火焰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作原理，確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案；記錄當(dāng)天的實(shí)習(xí)日志；第3天：熟悉設(shè)計(jì)中所用到的紫外線傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、液晶顯示器，單片機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理；記錄當(dāng)天的實(shí)習(xí)日志第4天：?jiǎn)纹瑱C(jī)最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，記錄當(dāng)天的實(shí)習(xí)日志；第5天：紫外線模塊的設(shè)計(jì)；第6天：模數(shù)轉(zhuǎn)換

3、電路的設(shè)計(jì)第7天：液晶顯示電路的設(shè)計(jì)；記錄當(dāng)天的實(shí)習(xí)日志；第8天：報(bào)警電路的設(shè)計(jì)，記錄當(dāng)天的實(shí)習(xí)日志；第9天：把所有電路模塊進(jìn)行整理，并用protel畫出系統(tǒng)總原理電路圖；記錄當(dāng)天的實(shí)習(xí)日志；第10天：書寫實(shí)習(xí)總結(jié)報(bào)告。四、成績(jī)指導(dǎo)教師簽名：年月日哈爾濱石油學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告目錄一、設(shè)計(jì)要求1二、設(shè)計(jì)方案及其特點(diǎn)11.1方案一12.2方案二22.3方案三2三、傳感器工作原理3四、電路的工作原理4五、單元電路設(shè)計(jì)、參數(shù)計(jì)算和器件選擇55.1參數(shù)計(jì)算75.2器件選擇8結(jié)論8參考文獻(xiàn)10哈爾濱石油學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告紫外線傳感器應(yīng)用電路設(shè)計(jì)

4、一、設(shè)計(jì)要求電路設(shè)有預(yù)定的火焰預(yù)警范圍，當(dāng)火焰超過給定的紫外線輻射最低量量時(shí)，電路會(huì)在毫秒級(jí)的數(shù)量級(jí)上報(bào)警，并切斷燃料供應(yīng)；火焰的紫外線輻射量低于給定個(gè)范圍，對(duì)電路沒有影響?？梢姽狻⒓t外線的輻射不會(huì)對(duì)電路造成影響[1]。二、設(shè)計(jì)方案及其特點(diǎn)紫外線是一種不可見光，光子能量大。利用光電效應(yīng)有光敏電阻、光敏二極管、光敏三極管三種方案。方案如下：1、方案一0.050.100.150.200.25光電流/mA光通量/lm00.20.40.60.81.0圖1光電流與光照強(qiáng)度之間的關(guān)系9哈爾濱石油學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告采用光敏電阻。光敏電阻又稱光導(dǎo)

5、管，為純電阻原件，其工作原理是基于光電導(dǎo)效應(yīng)，其阻值隨光照增強(qiáng)而減小。其設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，但舍棄這個(gè)方案的主要原因是光敏電阻多數(shù)是非線性的，不宜做定量監(jiān)測(cè)，如圖1所示。其次光敏電阻具有延時(shí)性的特點(diǎn)，而且時(shí)間常數(shù)都很大。再次光敏電阻具有溫度特性，隨著溫度升高，其暗電流和靈敏度下降[2]。2、方案二采用光敏三極管。光敏三極管的光照特性近似線性關(guān)系，故可以做定量測(cè)量。而且，溫度變化對(duì)光電流的影響很小，對(duì)暗電流的影響很大，但電子線路中應(yīng)對(duì)電流進(jìn)行溫度補(bǔ)償[3]。舍棄方案二的主要原因是無論是硅管還是鍺管都對(duì)紫外線不敏感，從圖2的光譜特性

6、可以看出。20406080100硒硒硅入射光波長(zhǎng)λ/nm040060080010001200圖2光敏三級(jí)管的光譜特性相對(duì)靈敏度/%硅鍺光敏三極管對(duì)紫外線不敏感，對(duì)可見光和紅外線較敏感，而對(duì)于火焰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來說，要避免可見光及爐壁紅外輻射的干擾，所以光敏三極管不適合本設(shè)計(jì)。3、方案三采用光電管作為敏感元件，可應(yīng)通過感受紫外線的強(qiáng)度，來完成對(duì)電路的控制，實(shí)現(xiàn)自控預(yù)警。如圖3光電管（又稱電子光電管）由封裝于真空管內(nèi)的光電陰極和陽極構(gòu)成。當(dāng)入射光線穿過光窗照到光陰極上時(shí)，由于外光電效應(yīng)，光電子就從極層內(nèi)發(fā)射至真空[4]。在電場(chǎng)的作用下，光

7、電子在極間作加速運(yùn)動(dòng)，最后被高電位的陽極接收，在陽極電路內(nèi)就可測(cè)出光電流，其大小取決于光照強(qiáng)度和光陰極的靈敏度等因素。方案方框圖如圖4。9哈爾濱石油學(xué)院課程設(shè)計(jì)報(bào)告圖3光電管工作原理圖KΦIΦA(chǔ)光源濾光放大接受器報(bào)警器圖4紫外線火焰監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方框圖三、傳感器工作原理天然氣、煤氣、石油液化氣、汽油、柴油、酒精等類物質(zhì)，其火焰能見度低，點(diǎn)燃快，有爆炸危險(xiǎn)，在燃燒時(shí)必須有熄火保護(hù)。在火情預(yù)報(bào)時(shí)沒有引燃階段，采用紫外探測(cè)比其他形式的探測(cè)有明顯的優(yōu)勢(shì)能在毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)快速反應(yīng)，可以避免可見光及爐壁紅外輻射的干擾。在本文中我們利用紫外線能量強(qiáng)的

8、原理，當(dāng)有一定量的紫外線照射在陰極上時(shí)，光電流迅速增大。光子是具有能量的粒子，每個(gè)粒子具有的能量可以由下列是自確定：（1）式中：h——普朗克常數(shù)，6.626x10-34J.S；0——電子逸出速度。在光照射下,電子逸出物體表面向外發(fā)射的現(xiàn)象稱為外光電效應(yīng),亦稱光電