基于CCD技术对煤泥水浓度测量方法的研究

论文摘要

煤泥水浓度是选煤工业生产过程中的一项重要参数,煤泥水浓度的在线检测对提高产品质量、劳动生产率和降低消耗等都有重要的意义。本文突破了传统煤泥水浓度测量方法,探索出了利用CCD(电荷耦合器件)传感器技术进行煤泥水浓度测量的新途径。首次采用了非接触式的浓度测量法,令光源透过煤泥水照射到CCD传感器上,以光透射为测量原理,基于水和煤泥对光的透射特性不同,通过传感器将光信号转化为电信号,然后对采集到的电信号进行处理分析,就可得到煤泥水浓度。本文首先分析了传统测量方法的煤泥水浓度测量原理,并在此基础上提出了煤泥水浓度CCD技术检测系统实现方案;然后,介绍了检测系统的总体实现方案,线阵CCD的结构及工作原理,对线阵CCD外围电路的设计进行了理论分析和实验研究,并设计出了CCD的驱动电路和CCD输出数据的处理电路。实验采用TCD1209D线阵CCD作为光电转换元件,CCD的驱动电路采用单片机与数字电路相结合的方式,并实现了CCD驱动电路。在CCD输出视频信号处理电路中,采用USB接口与PC机通信,用LabVIEW8.2软件实现USB口通信,并对采集到的电信号进行分析处理、计算、拟合和煤泥水浓度显示,以及对软件界面的使用方法作了简单陈述。最后,对煤泥水浓度进行在线检测,选择了不同性质的煤泥水适时检测,分析实验数据,对实验误差进行分析,并讨论误差的来源及解决办法。通过理论、仿真和实验研究,表明本论文所研究的煤泥水浓度CCD检测技术具有一定的先进性;实现方法切实可行,具有一定的实用价值和应用前景。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• Contents
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 传统的煤泥水浓度自动检测方法及原理概述
• 1.2.1 直接检测法
• 1.2.2 间接检测法
• 1.3 本课题的研究意义
• 1.4 本课题研究的内容
• 2 煤泥水浓度检测系统测量原理与总体方案设计
• 2.1 煤泥水浓度检测系统原理和组成
• 2.1.1 光电浓度传感器的理论基础
• 2.1.2 系统检测的组成
• 2.2 CCD的基本结构和工作原理
• 2.2.1 CCD概述
• 2.2.2 线阵CCD的基本结构
• 2.2.3 TCD1209D的基本工作原理
• 2.3 检测系统总体实现方案设计
• 2.3.1 检测系统的硬件总体设计
• 2.3.2 检测系统的软件总体设计
• 3 硬件电路的设计
• 3.1 检测系统的光源选择
• 3.1.1 光源的选择
• 3.1.2 光源与CCD的照度匹配
• 3.2 TCD1209D驱动
• 3.2.1 线阵CCD驱动方案比较
• 3.2.2 针对TCD1209D的驱动电路实现
• 3.2.3 基于数字电路与单片机相结合的驱动电路
• 3.3 线阵CCD输出视频信号的处理
• 3.3.1 线阵CCD输出信号特性
• 3.3.2 输出信号预处理方法
• 3.3.3 A/D转换模块
• 3.4 USB通信接口电路
• 3.4.1 USB总线介绍
• 3.4.2 USB协议转换电路
• 3.4.3 PDIUSBD12与AT89C52的连接
• 3.5 本章小结
• 4 系统软件设计
• 4.1 A/D转换模块程序设计
• 4.2 单片机通信程序
• 4.2.1 PDIUSBD12和单片机通信的一般性
• 4.2.2 USB的传输类型
• 4.2.3 USB数据传输接口模块单片机程序设计
• 4.3 LabVIEW软件数据采集和处理功能的实现
• 4.3.1 LabVIEW软件介绍
• 4.3.2 USB通信LabVIEW实现
• 4.4 LabVIEW数据处理程序
• 4.5 煤泥水浓度检测控制面板
• 4.6 本章小结
• 5 实验数据处理及误差分析
• 5.1 实验方法及试验结果分析
• 5.2 实验误差分析
• 5.2.1 误差分析
• 5.2.2 精度实验
• 5.3 本章小结
• 6 结论及展望
• 6.1 实验结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介及读研期间主要科研成果