基于TDC-GP21的超声波甲烷浓度检测系统设计
甲烷浓度的检测在煤矿安全领域有重要意义,在甲烷浓度检测领域一直缺少一种检测范围广、同时结构简单的检测方案,超声波检测技术以其信号的穿透性强、检测的非接触性等优点应用在各测量领域,从检测的可行性以及测量要求方面都满足甲烷浓度测量要求。本文针对甲烷气体浓度检测的问题,设计了一个基于时间数字转换芯片TDC-GP21的超声波甲烷浓度检测系统。设计提出了以TDC为基础的超声波脉冲法,阐述了脉冲法超声波测量甲烷浓度的原理,推导了气体浓度和超声波传播时间以及温度的函数关系,提出检测方案,完成了超声波甲烷浓度检测系统的设计。本设计中通过测量超声波在固定声程中传播时间来得到超声波声速,采用超高精度的时间数字转换芯片——TDC-GP21完成时间测量和温度测量,测得的时间和温度值是数字量,通过串行通信接口发送给单片机,单片机计算得到甲烷浓度值。
系统的实现包括各部分方案的设计,以及硬件电路的搭建和软件程序的编写,其中硬件电路包括:单片机系统,电源,超声波驱动、接收电路,时间和温度测量电路;软件程序包括:主程序,超声波驱动程序,标定程序,测量控制程序,数据采集 ...