CN202947967U - 一种基于arm便携式的烟气分析仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于ARM便携式的烟气分析仪，包括依次连接的采集数据部分、处理数据部分、外设与数据交互部分；所述采集数据部分采集到的烟气气体通过所述紫外线光源、所述微型光谱分析仪分析出对应的光信号，所述光信号转换为电信号，由USB接口电路将所述电信号输出；所述处理数据部分包括ARM处理器，电信号传递至所述ARM处理器进行处理，从而计算出所述烟气气体里各种气体的浓度；所述外设与数据交互部分负责对计算出的各种气体的浓度数据进行显示和打印。该仪器不但克服了电化学传感器自身存在的固有缺点，而且实现了无传感器的寿命问题，另外还能同时对多种气体进行无交叉干扰的精确测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种烟气分析仪，具体而言，涉及一种基于ARM便携式的烟气分析仪。
背景技术
光谱分析仪器的重要发展方向是：微型化、集成化、小型化。我国的环境监测过程基本上分为：现场采样和实验室的分析阶段，所使用的采样仪器以半自动、手动为主。目前国际国内市场生产的的烟气分析仪器的主导产品对烟气成份进行分析都是以电化学的传感器为主，仪器由多个传感器、中央处理器和A/D转换器构成。因为每个传感器只对气体中一种化学成分测量，所以需要测量几种气体化学成份就需要几个传感器。因此结构复杂、体积庞大；另外电化学传感器中的化学电池原理将可能导致该仪器会发生交叉干扰和零点漂移。导致测量误差较大；并且由于湿度、温度及环境的污染的原因，造成传感器的寿命很短。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种基于ARM便携式的烟气分析仪，只要在光谱内能够出现的化学成分，本装置都可以对它做出精确的测量。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现：
一种基于ARM便携式的烟气分析仪，包括依次连接的采集数据部分、处理数据部分、外设与数据交互部分；
所述采集数据部分包括紫外线光源、微型光谱分析仪，采集到的烟气气体通过所述紫外线光源、所述微型光谱分析仪分析出对应的光信号，所述微型光谱分析仪内置的CCD电路将采集到的所述光信号转换为电信号，由所述微型光谱分析仪内置的USB接口电路将所述电信号输出；
所述处理数据部分包括ARM处理器，所述USB接口电路输出的电信号传递至所述ARM处理器进行处理，从而计算出所述烟气气体里各种气体的浓度；
所述外设与数据交互部分负责对计算出的各种气体的浓度数据进行显示和打印。
优选的，所述处理数据部分还包括调试模块及温度测量模块，所述调试模块及所述温度测量模块连接于所述ARM处理器。
进一步的，所述处理数据部分还包括电源电路、数据存储电路，所述电源电路及所述数据存储电路连接于所述ARM处理器。
优选的，所述采集数据部分由烟气采样泵、采样探头采集烟气气体。
优选的，所述外设与数据交互部分包括键盘输入模块、打印模块及显示模块。
本实用新型的有益效果是：
1、使用微型光谱分析仪，并且结合了嵌入式技术发明出一套便携式的光纤光谱的烟气分析仪。该仪器不但克服了电化学传感器自身存在的固有缺点，而且实现了无传感器的寿命问题，另外还能同时对多种气体进行无交叉干扰的精确测量。
2、使用光谱分析的方法分析烟气里的化学成分，传感器装置采用了CCD方式且将光学系统微型化。只要在光谱内能够出现的化学成分，本装置都可以对它做出精确的测量。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1本实用新型系统整体结构图；
图2为ARM处理器连接关系示意图。
图中标号说明：1、采集数据部分，101、紫外线光源，102、微型光谱分析仪，1021、CCD电路，1022、USB接口电路，103、烟气采样泵，104、采样探头，2、处理数据部分，201、ARM处理器，202、调试模块，203、温度测量模块，204、电源电路，205、数据存储电路，3、外设与数据交互部分，301、键盘输入模块，302、打印模块，303、显示模块。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本实用新型。
参照图1所示，一种基于ARM便携式的烟气分析仪，包括依次连接的采集数据部分1、处理数据部分2、外设与数据交互部分3。
所述采集数据部分1包括紫外线光源101、微型光谱分析仪102，由烟气采样泵103、采样探头104采集烟气气体，采集到的烟气气体通过所述紫外线光源101、所述微型光谱分析仪102分析出对应的光信号，所述微型光谱分析仪102内置的CCD电路1021将采集到的所述光信号转换为电信号，由所述微型光谱分析仪102内置的USB接口电路1022将所述电信号输出。
参照图2所示，所述处理数据部分2包括ARM处理器201，所述USB接口电路1022输出的电信号传递至所述ARM处理器201进行处理，从而计算出所述烟气气体里各种气体的浓度。所述处理数据部分2还包括连接于所述ARM处理器201的调试模块202、温度测量模块203、电源电路204及数据存储电路205。
所述外设与数据交互部分3负责对计算出的各种气体的浓度数据进行显示和打印。所述外设与数据交互部分3包括键盘输入模块301、打印模块302及显示模块303。
微型光谱分析仪102使用美国Ocean Optic公司生产的Ma-ya2000，Ma-ya2000的量子化率为90，其提供了USB接口电路1022，通过USB接口电路1022可以直接和ARM处理器201连接。系统使用的微型光谱分析仪102通过内部固有的CCD电路1021将采集到的光信号转换为电信号，提供数据给后续的ARM处理器201进行处理。
USB接口电路1022中采用ISP1161BD芯片，ISP1161BD芯片的D0～D15引脚与ARM处理器201的P2.0～P2.15引脚连接进行数据的双向通信；ISP1161BD芯片的地址线的A0和A1引脚与ARM处理器的P3.1和P3.2引脚分别用于选择数据线上传的是数据还是命令和选择ISP1161BD芯片处于主机端口还是从机端口；
数据存储电路205采用FRAM铁电存储器芯片FM25H20。通过SPl总线方式与ARM处理器201相连接。设置ARM处理器201为主机，设置FM25H20为从机。FM25H20芯片的SCK1引脚与ARM处理器的P0.17引脚相连接，使ARM处理器201与FM25H20芯片之间数据传输的时钟信号保持同步；M25H20芯片的Mls引脚与ARM处理器201的P0引脚相连将数据传送给ARM微控制器；连接ARM处理器的P0.18引脚和M25H20芯片的MISO1引脚。拉高M25H20芯片的
信号，目的是不允许芯片被写保护。
显示模块303使用的是点阵图形的液晶模块TFT3224-5.0。该点阵图形的液晶模块点像素数据是320*240。点阵图形的液晶模块TFT3224-5.0的D1～D7引脚与ARM处理器201的P2.2～P2.8引脚相连接；点阵图形的液晶模块TFT3224-5.0的A1和A2引脚与ARM处理器201的P3.1和P3.2用于控制液晶的显示背光；点阵图形的液晶模块TFT3224-5.0的nOE和nWE引脚与ARM处理器201的P1.1和P3.27相连接用于控制对数据的液晶显示的读写。
软件操作系统移植选择μC/OS-II，该操作系统以它的源代码公开化，可裁剪性和可移植等特点而广泛的使用在嵌入式系统中。向ARM处理器201移植操作系统μC/OS-II和相关应用程序时选择了编译器ADS1.2。另外，本系统移植OS_CPU.H文件、OS_CPU_A.ASM文件和OS_CPU_C.C文件，定义该操作系统缺省任务模式为用户，目的是减小任务应用程序出错时对代码的影响。
本实施例工作原理如下：
首先将紫外光源101打开，通过光纤使得从紫外光源101中发射的紫外光进入圆柱形石英池；使采样探头104通入标准的大气，再打开烟气采样泵103的电源的开关。此时的烟气采样泵103将对标准大气采集并送到圆柱形的石英池里。当气体通过圆柱形石英池中的时候将会对紫外线的光源进行吸收。吸收后，将光谱信息通过光纤媒介传输送到微型光谱分析仪102里。微型光谱分析仪102再通过CCD电路1021把光信号转换为光子数的电信号，电信号经过接口USB接口电路1022送入到ARM处理器201里进行信息的相关处理，经过处理分析计算出所有气体成分的浓度。此时会得到气体中各种气体成分所对应的浓度和光谱曲线图。最后将计算处理出来的气体浓度显示在显示屏上，并且通过打印机打印在纸张上。
将采样探头104放进到被测的烟气里面，通过烟气采样泵103将被测烟气泵人到圆柱形石英池中。因为不同的气体对紫外线的吸收程度不一样，此时被检测的烟气中的气体当通过圆柱形石英池时候会对紫外线进行吸收。当被气体吸收后的紫外光在通过微型光谱分析仪102之后光子数电信号将会发生某种变化，通过这种相应的变化和标准的大气进行比较。如果变化越大，就说明相应的气体浓度会越高，再通过Beer-Lambert算法对烟气中的各种气体成分浓度进行计算。因为不同的气体对紫外线的波段吸收不同，可以对多种气体同时进行检测，而不会产生交叉干扰现象。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于ARM便携式的烟气分析仪，其特征在于：包括依次连接的采集数据部分(1)、处理数据部分(2)、外设与数据交互部分(3)；
所述采集数据部分(1)包括紫外线光源(101)、微型光谱分析仪(102)，采集到的烟气气体通过所述紫外线光源(101)、所述微型光谱分析仪(102)分析出对应的光信号，所述微型光谱分析仪(102)内置的CCD电路(1021)将采集到的所述光信号转换为电信号，由所述微型光谱分析仪(102)内置的USB接口电路(1022)将所述电信号输出；
所述处理数据部分(2)包括ARM处理器(201)，所述USB接口电路(1022)输出的电信号传递至所述ARM处理器(201)进行处理，从而计算出所述烟气气体里各种气体的浓度；
所述外设与数据交互部分(3)负责对计算出的各种气体的浓度数据进行显示和打印。
2.根据权利要求1所述的基于ARM的便携式烟气分析仪，其特征在于：所述处理数据部分(2)还包括调试模块(202)及温度测量模块(203)，所述调试模块(202)及所述温度测量模块(203)连接于所述ARM处理器(201)。
3.根据权利要求1所述的基于ARM的便携式烟气分析仪，其特征在于：所述处理数据部分(2)还包括电源电路(204)、数据存储电路(205)，所述电源电路(204)及所述数据存储电路(205)连接于所述ARM处理器(201)。
4.根据权利要求1所述的基于ARM的便携式烟气分析仪，其特征在于：所述采集数据部分(1)由烟气采样泵(103)、采样探头(104)采集烟气气体。
5.根据权利要求1所述的基于ARM的便携式烟气分析仪，其特征在于：所述外设与数据交互部分(3)包括键盘输入模块(301)、打印模块(302)及显示模块(303)。
Priority Applications (1)
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| WO2016095297A1 (zh) * | 2014-12-19 | 2016-06-23 | 昂纳自动化技术（深圳）有限公司 | 一种电子烟烟雾浓度检测系统 |
| CN107490558A (zh) * | 2017-05-09 | 2017-12-19 | 安徽环美智能科技有限公司 | 一种便携式自动连续环境监测系统 |
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2012
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