β射线粉尘浓度测量系统设计

论文摘要

大气环境的质量鉴定和工业生产线上的粉尘应用,都促使粉尘浓度测量技术蓬勃发展。目前,国内外出现的测量方法多种多样,技术特点和应用环境也不尽相同。本文的目的在于设计一套实用、新颖的粉尘浓度监测仪器,集自动采集尘样、检测射线强度、处理数据、反馈结果于一体,并能实现在线测量。仪器以β射线吸附技术为基础:β射线通过介质层时,射线强度的衰减与介质层的质量厚度相关,并遵从指数衰减规律。本文的主要工作包括以下几部分:1.分析比较了各种粉尘浓度监测技术的优缺点,以β射线吸收理论作为粉尘浓度监测系统的设计依据,完成了以ARM处理器S3C44B0X为核心的粉尘浓度测量系统的结构设计;2.介绍了β射线吸收法粉尘浓度测量原理,明确了测量过程中关心的三个参量: n 0,n和Q。针对系统的测量要求,结合ARM处理器的特点,合理地选择传感器、电源、电机等系统外设,构建整个系统框架,设计机械结构和执行机构;分析了影响系统测量精度的各种因素及相应的解决措施;3.完成了基于ARM处理器的各控制单元的硬件设计,主要包括:液晶和触摸屏人机交互单元、吸附滤纸传送控制单元、射线强度探测单元、气体采样恒流系统、适配器开合控制单元等;在保证测量要求的前提下,最大限度地进行系统结构优化,减小系统成本;4.针对系统各功能模块的硬件设计,完成系统软件开发,实现信号的采集、处理和计算结果的反馈,充分考虑了控制过程中的诸多细节问题,保证了仪器控制、运转的精确性和可靠性。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 粉尘的作用与危害
• 1.2 粉尘监测技术的发展与现状
• 1.2.1 取样测量法
• 1.2.2 非取样测量法
• 1.3 论文的主要工作
• 第二章 β射线粉尘监测仪
• 2.1 仪器设计原理
• 2.1.1 β射线物理性质
• 2.1.2 β射线吸收法原理
• 2.2 粉尘监测仪的基本结构
• 2.2.1 仪器总体设计
• 2.2.2 选用ARM 处理器的优势
• 2.2.3 影响测量精度的因素
• 2.3 本章小结
• 第三章 系统硬件设计
• 3.1 硬件总体设计方案
• 3.2 滤纸传送机构
• 3.2.1 结构设计
• 3.2.2 步进电机驱动
• 3.2.3 光电编码器应用
• 3.3 适配器控制单元
• 3.3.1 直流电机驱动
• 3.3.2 光电开关行程控制
• 3.4 辐射计数单元
• 3.4.1 β射线源的选择
• 3.4.2 盖革计数管特性及使用
• 3.5 气体恒流采样系统
• 3.6 人机接口
• 3.7 辅助单元
• 3.8 电源系统
• 3.9 本章小结
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 软件总体设计方案
• 4.2 滤纸传送控制
• 4.3 适配器控制模块
• 4.4 辐射计数模块
• 4.5 恒流采样系统软件设计
• 4.6 液晶显示程序设计
• 4.7 本章小结
• 第五章 总结
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢