基于单片机的气体泄漏超声波检测系统的设计
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摘要................................................................................................................................... 错误!未定义书签。
第一章PCB概述.............................................................................................................. 错误!未定义书签。
§1.1PCB的发展史................................................... 错误!未定义书签。
§1.2PCB发展前景.................................................. 错误!未定义书签。
§1.3PCB的设计.................................................... 错误!未定义书签。第二章PCB的结构及作用.............................................................................................. 错误!未定义书签。
§2.1PCB的分类..................................................... 错误!未定义书签。
§2.2PCB的作用..................................................... 错误!未定义书签。第三章PCB流程制作...................................................................................................... 错误!未定义书签。
§3.1PCB制作的准备................................................ 错误!未定义书签。
§3.2PCB流程制作.................................................. 错误!未定义书签。第四章多层板成型段....................................................................................................... 错误!未定义书签。
§4.1内层线路板压合................................................ 错误!未定义书签。
§4.3内层线路板镀铜................................................ 错误!未定义书签。
§4.4外层线路板成型................................................ 错误!未定义书签。第五章多层板后续流程................................................................................................... 错误!未定义书签。
§5.1防焊.......................................................... 错误!未定义书签。
§5.2文字 ......................................................... 错误!未定义书签。
§5.3加工.......................................................... 错误!未定义书签。
§5.4成型.......................................................... 错误!未定义书签。第六章品质管理分析................................................................................................... 错误!未定义书签。
§6.1工艺审查和准备................................................ 错误!未定义书签。
§6.2基材的准备.................................................... 错误!未定义书签。
§6.3数控钻孔...................................................... 错误!未定义书签。结束语........................................................................................................................... 错误!未定义书签。致谢............................................................................................................................... 错误!未定义书签。参考文献......................................................................................................................... 错误!未定义书签。
摘要
随着工业的发展，各种气体包括易燃易爆、有毒气体的种类和应用范围都得到增加，传统的气体泄漏检测方法，如压差法、气泡法等，有其局限性，不仅操作复杂，对技术人员要求较高，而且不具有实时性。迫切需要各种方法简单，准确性可靠的检测方法。本文介绍了一种气体泄漏超声检测系统,在分析小孔气体泄漏产生超声波的原理的基础上,阐述了该检测系统的原理及设计方案。该系统能对各种压力容器的孔隙泄漏所产生的微弱超声信号进行精确检测。该系统利用技术对泄漏所产生的超声波信号进行分析处理和声压级计算,从而实现对泄漏的检测及泄漏量的估算。通过超声波检测，正确地判断和定位产生泄漏位置，对于提高企业的生产效率，节约能源，确保安全具有重大意义。
在通过对超声波性质的研究中，我们发现超声波是一种高频短波，并且它在空气中传播具有很强的方向性。基于此特性，我设计了一套超声波检测电路，该电路包括了模拟电路与数字电路，其中模拟电路包含了信号放大电路和音频处理电路；数字电路由单片机和LCD、键盘等外围设备组成。在对超声波信号的处理的过程中，信号经过放大滤波以后，一路交给单片机处理，并在显示屏上读出信号的强度与流速；另一路通过降频转化为可听声，从而实现检测的目的。
关键词：单片机；声压级；本底噪声；泄漏超声波
第一章引言
传统的泄漏检测方法是将待测物品充入水或其它介质，通过观察，测量在特定时间内充入介质的减少量(如通过检测液面的降低等)来实现的，这是一种直接的测量方式。基于这种方法又派生出另一种方法，即将待测物品充入一定压力的气体介质(通常为压缩空气)，而后置水中观察，以被测物品周围是否产生气泡作为是否泄漏的标准。
随着技术的进步及检测方法的改善，所谓“绝对不漏”或“无泄漏”只是一个数量上的概念，这一观念，已被人们所接受。判别一个测量物品漏或者不漏需要一个更为准确的、数量上的标准，特别是对一些需测量微小泄漏的场合。
泄漏检查仪的出现为以上问题提供了一个较好的解决办法，它使得泄漏检测过程更加便捷，测量结果也更为可靠。在采用泄漏检查仪的基础上，再辅以上、下料机构、自动密封装置及电气控制、液压、气动系统等等即可组成一个可用于加工生产线上的泄漏检查设备——试漏机。试漏检查仪的出现使得零部件的泄漏在线检测成为可能，采用这种装置可满足批量生产中对零部件泄漏情况检测的要求，大幅提高产品的品质质量。
本课题主要设计一种气体泄漏检测系统。
1.1方案的选择与论证
1.1.1 方案一
1.绝对压力法
绝对压力法测量系统如图1-1所示，由气源、空气过滤器、压力表、充气阀、压力传感器等部分组成。测量过程如下：
图1-1 绝对压力法测量原理
充气：充气阀开启，向待测件内充入规定压力的气体；
稳定：充气阀关闭，经过一定时间后使得充入气体达到一个测量所必须的稳定状态。压力传感器将稳定阶段结束(测量阶段开始)前的压力值设定为一个测量的零点；
测量：在规定的测量时间内，检测系统检出压力的变化值ΔP，与设定的压力变化极限值进行比较，从而做出合格或不合格的判定；
排气：测量结束后将测试件内部气体排入大气中。
典型的测量压力-时间之间关系如图1-2所示。
图1-2 测量压力-时间曲线
1.1.2 方案二
压差法测量原理见图1-3。压差法测量过程与绝对压力法相似，与绝对压力法不同之处在于压差法采用一个参考件加入测量系统中，用压差传感器记录测量阶段测量件与参考件之间的压力变化值ΔP。
图1-3 压差法测量原理图
压差法与绝对压力法类似，都是通过测量压力变化值间接地测量泄漏率值。
1.1.3方案三
超声波检测原理是利用超声波匀速传播且可以在金属表面发生部分反射的特性，来进行管道探伤检测，它通过电子装置，发送出超声波的高频（大于20KHz）脉冲，射到管壁上。反射回的超声波，再通过传感器（探头）接收回来，经过信号放大，显示出来波形。由于不同部位处反射到探头上的距离不同，因而超声波返回的时间也不同。检测器的数据处理单元便可通过计算探头接收到的两组反射波的时间差乘以超声波传播的速度，得出管道的实际壁厚。这样，既可按照时间差显示出的波形，根据标定，测量出管壁厚度或缺陷以及腐蚀尺寸等。
由于传统的泄漏检测方法如绝对压力法、压差法、气泡法等,操作复杂并且对技术人员要求较高,而且不具有实时性。目前,工业上广泛利用泄漏产生超声波的原理来进行泄漏检测。利用超声波检测气体泄漏位置,不仅方法简单,而且准确可靠。基于此,本文研究并设计了一种超声波气体泄漏检测系统。
第二章 气体泄漏检测的设计原理
2.1气体泄漏产生超声波
如果一个容器内充满气体,当其内部压强大于外部压强时,由于内外压差较大,一旦容器有漏孔,气体就会从漏孔冲出。当漏孔尺寸较小且雷诺数较高时,冲出气体就会形成湍流,湍流在漏孔附近会产生一定频率的声波,如图2-1所示。声波振动的频率与漏孔尺寸有关,漏孔较大时人耳可听到漏气声,漏孔很小且声波频率大于20kHz 时,人耳就听不到了,但它们能在空气中传播,被称作空载超声波。超声波是高频短波信号,其强度随着离开声源(漏孔)距离的增加而迅速衰减。因此,超声波被认为是一种方向性很强的信号,用此信号判断泄漏位置相当简单。
图2-1 气体泄漏产生超声波
2.2 声压与泄漏量的关系
泄漏超声本质上是湍流和冲击噪声。泄漏驻点压力P 与泄漏孔口直径D 决定了湍流声的声压级L 。著名学者马大猷教授推出如下公式[1]:
4
022000()8020log 10log (0.5)D P P L D P P P -=++-
020dB Pa μ= （2.1）式中,L 为垂直方向距离喷口1m 处的声压级(单位:dB);D 为喷口直径(单位:mm);D0＝1mm;P0为环境大气绝对压力;P 为泄漏孔驻压。
由此可知, 在与泄漏孔的距离一定时,泄漏超声的声压级是随泄漏孔尺寸和系统压力的变化而变化的。泄漏产生的超声波频带比较宽,一般在20kHz 到100kHz 之间。在不同的频率点,超声波的能量是不同的。实际上,它的频谱峰值也是随泄漏孔的尺寸和压力的变化而变化的。比如:在一定的泄漏孔径和压力下,如果泄漏超声波的频谱峰值是在38kHz 点,那么加大孔径以后它的频谱峰值可能出现在36kHz 点;如果孔径不变,加大系统内外压差,频谱峰值可能出现在43kHz 点。但是在同一频率点,对于形状相同的泄漏孔,泄漏所产生的超声波的声强随泄漏量的增大而增大。另外,如果泄漏量恒定,即泄漏面积一定,则泄漏孔的形状越接近于圆形,声压越高。当泄漏孔的雷诺数用式(2)表示时,在40kHz 点声压与雷诺数之间的关系如图2-2所示。
图2-2 声压级与雷诺数的关系
e pVD R μ= （2.2）
式中,ρ为气体密度;μ为粘度;V 为流速;D 为力学平均直径。
由图2-2可知,如果能检测出泄漏孔附近在某一个频率点的声强,则可以推算出该泄漏孔的雷诺数。对于该泄漏孔,由于它的力学平均直径是确定的,所以这时雷诺数与气体泄漏量成正比关系。但是对于不同的泄漏孔,并不知道它的力学平均直径,因此光知道雷诺数还不能求出泄漏量。在工业上,对于管道气体,由于有源源不断的气体补给,管道里面的气压一般都是恒定值。而对于工业容器,由于小孔泄漏的泄漏量非常微弱,容器当中的压力变化非常缓慢,所以可以认为在一段时期内是恒定值。当系统内外压力一定时，对于不同的泄漏孔，它的泄漏流速都是一定的，可以用公式（2.3）来表示:
11
2/(1)/()/0.5281()00.5280.2588K k k V Kp RT ψσσσσψσσ+=?<
式中,V 为气体流速;p 为管内压力;P0为环境大气绝对压力;T1为绝对温度;σ＝P0/P;R 为气体常数;K=,对于空气,k=1.4,则K=2.646。
当雷诺数、气体流速知道以后,就可以反求出该泄漏孔力学平均直径D,即可得出泄漏量。通过以上分析得出:只要能检测出距离泄漏点一定距离的超声波在某一个频率点的强度,再给出泄漏系统内外压力,就可以估算出气体泄漏量。
第三章 超声检测电路设计原理与各单元电路的概述
3.1 电路系统的硬件实现过程
小孔气体泄漏所发出的超声波强度是极其微弱的,而且在工业场合,环境噪声是相当
大的。所以要检测出在恶劣环境下的气体泄漏所发出的超声,必须对系统信号放大部分进行精心的设计。在本系统中只检测40kHz点的泄漏超声波的强度,原因是通过实验得出,在40kHz点的泄漏超声波能量都是比较大的,而且泄漏声和本底噪声能量差值也最大(如图3-1所示)。这样选择可以增加系统灵敏度。
图3-1本底噪声与泄漏声声压图
系统原理如图3-2所示。系统分为模拟和数字两部分,模拟部分包括信号放大电路和音频处理电路等。信号放大电路由前置放大电路、带通滤波电路和二次放大电路组成。音频处理电路由本振电路、混频器、功率驱动电路组成。数字部分主要由单片机和LCD、RAM、键盘等外围设备组成。传感器信号经过放大滤波以后,一路交由单片机处理,另一路通过降频转化为可听声。下面分别介绍各部分原理
图3-2系统原理图
3.2 各单元电路的介绍
3.2.1 单元电路的初级阶段
1.超声探头的原理
超声探头也称为超声波传感器，超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。
超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。小功率超声探头多作探测作用。它有许多不同的结构，可分直探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、双探头（一个探头反射、一个探头接收）等。
超声探头的核心是其塑料外套或者金属外套中的一块压电晶片。构成晶片的材料可以有许多种。晶片的大小，如直径和厚度也各不相同，因此每个探头的性能是不同的，我们使用前必须预先了解它的性能。超声波传感器的主要性能指标包括：
（1）工作频率。工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。
（2）工作温度。由于压电材料的居里点一般比较高，特别时诊断用超声波探头使用功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不失效。医疗用的超声探头的温度比较高，需要单独的制冷设备。
（3）灵敏度。主要取决于制造晶片本身。机电耦合系数大，灵敏度高；反之，灵敏度低。
2 前置放大电路
由于超声波信号十分微弱，一般都是毫伏级，有的甚至是微伏级，所以必须经过前置放大器的放大，才能在示波器显示或记录其波形。在这里我选择了双电路、低噪声运算放大器NE5532/A。
运算放大器NE5532/A具有双电路、低漂移、低功耗、低噪声及体积小等特点，其特性是：输入失调电压500μV；温度漂移5μV/℃；偏置电流200nA；增益带宽积GB=10MHz；转换速率9V/μS；噪声5nV/√HZ（1KHz）；消耗电流8mA；±3～±22V电源；差模电压±0.5V；
共模电压±Vs ；功耗1000mW ；
封装形式：如图3-3所示；
图3-3 NE5532/A 封装图
前置放大电路：如图3-4所示
图3-4 前置放大电路
3带通滤波器
二阶有源RC 带通滤波器
（1）二阶有源RC 带通滤波器的幅频特性
图3-5所示电路为二阶有源RC 带通滤波器，运算放大器构成同相放大器，其闭环增益为411
=+=R R A F ，(利用这一点可以判断运算放大器工作是否正常)。采用复频域分析，
图3- 5 二阶有源RC 带通滤波器
可以得到电压转移函数为：
2
2)
1()1()1
(2)(RC S RC S S
RC S H ++=
（3.1） 根据二阶基本节带通滤波器电压转移函数的典型表达式：
H S K Q S
S Q S P P P P P
()=?? ?
??+?? ??
?+ωωω22
（3.2） 可得增益常数2=K ，中心频率ωω01
==P RC ，品质因数1==P Q Q 。
正弦稳态时的电压转移函数可写成
2
22)(1)1()1()()1(2)(ωω
ωωωωω
ωP P P jQ K
RC j RC j j RC j H -+=++=
（3.3） 其幅频函数为：
2
22)(1)1(12)(ωω
ωωωωωP P P Q K
RC RC j H -+=
-+=
（3.4） 由上式可见：
当0=ω时，0)0(=j H
当∞=ω时，0)(=∞j H 当01
ωωω===RC P 时，2)(0==K j H ω
其幅频特性如图3-6所示。
图3-6 二阶有源RC 带通滤波器幅频特性
与无源情况相比，由于品质因数提高，通频带宽度00ωω==
Q B 减小，滤波器的选择性改善；
此外，还能提供增益(K=2)。 3.2.2单元电路的发展阶段
1精密检波电路
用普通检波二极管作检波器时，由于其正向伏安特性不是线性的，因此在小信号下，检波失真相当严重。另外，二极管的正向压降随温度而变，所以检波器的特性也受温度影响。用运算放大器构成的精密检波器，能克服普通二极管的缺陷，得到与理想二极管接近的检波性能。而且检波器的等效内阻及温度敏感性也比普通检波器好得多。
如图3-7所示：当Usr 为负时，经放大器反相，Usc>0，D2截止，D1导通。D1的导通为放大器提供了深度负反馈，因此，放大器的反相输入端2为虚地点，检波器从虚地点经过R2输出信号。所以Usc=0。
当Usr 为正时，Usc<0，所以D1截止，只要Usc 达到-0.7V ，D2就导通，这时，可把D2的正向压降UD 看成是放大器的输出失调电压，因此电路相当于反相输入的比例放大器，其传输特性为Usc=-(R2/R1)Usr=-Usr 。
综上所述，上图的传输特性为Use=0(Usr<0);Usc=-Usr(Usr>0) 。
由于运放的开环增益Go1很高，因此当输入信号为正时，只要Usr ≥UD/Go1,就会使D2导通，而且D2一旦导通，放大器就处于深度的闭环状态，非线性失真非常小，从小信号开始，输入和输出之间就是具有良好的线性关系。它的死区电压非常小，等于二极管的正向压降UD 的1/Go1倍。设D2导通时检波器的反馈系数为F ，则这种精密检波器的内阻和温度系数为普通检波器的1/(Go1·F)倍，当R2>R1时，检波器还兼有电压放大作用，可将信号放大R2/R1倍。
图3-7精密检波电路
2 A/D转换电路
A/D转换器有并口输出ADC0809和串行口输出ADC0831
A/D0809的工作过程大致为：首先输入地址选择信号，在ALE信号作用下，地址信号被锁存，产生译码信号，选中模拟量输入。然后输入启动转换控制信号START（不应小于100us）启动转换。A/D转换一开始，芯片内部就立即将结束标志EOC变为低电平，当从CP（CLOCK）引入8个时钟脉冲信号后，A/D转换即告完成，此时EOC变为高电平，同时将数码寄存器的转换结果输入到输出三态缓冲器中，在允许输出信号OE的控制下，在将转换结果输出。
但由于本系统规模较小且要其精度不高，而ADC0809虽然转换速度较快但连线较多，我不予采用，而用连线较少的ADC0831就可以满足要求。
A/D转换芯片ADC0831，其工作电压为+5V，采用逐次逼近式转换结构，转换时间与单片机的时钟频率有关。与微处理器接口时只需3根线，DO其中为A/D转换数据串行输出，CLK为时钟信号，CS为片选信号，ADC0831的工作时序如图3-8 ，图 3-8 所示，在第二个CLK的下降沿后，DO输出最高位MSB，8个时钟后转换完成。
图3-8 ADC0831的工作时序
3单片机与键盘、LCD的连接电路的设计
利用启点开发板可以很容易的完成LCD显示,具体如下:
1602采用标准的14脚接口，其中:
管道泄漏检测方法简单比较
管道泄漏检测方法简单比较 管道泄漏检测技术的研究从上世纪九十年代开始，历经二十年，已经有放射物检测法、质量平衡法、电缆检测法、微波探测、磁场感应传感器探测法、红外探测法等多种直观、简单的方法被淘汰，现在行业中有三种方法被广为介绍：光纤检漏法、负压波法、次声波法。 1、光纤检漏法： 根据Joule-Thomson效应原理，当管道发生泄漏时，泄漏源附近的温度会相应降低，监视该局部温度变化，可以对泄漏进行监测和定位。根据这个原理，光纤法应该是非常有效并且定位准确的，但存在以下几个问题： ①当泄漏量较小时，泄漏源附近温度变化较小，对光纤传感器的检测灵敏度要求相当高，因此成本也相应偏高。 ②当使用与管道平行埋设的光纤时，由于当初埋设光纤的目的不是做管道泄漏检测，因此，光纤的埋设离管道有一定的距离，并不是贴着管道埋设（实际工程中，我们多次遇到光纤离管道有十几米距离的情况），如此一来，因管道发生泄漏而引起的温度降低，光纤就检测不到。 ③即使原有光纤与管道离得很近，当发生图一情况时，由于光纤和泄漏点处于管道的两端，仍然无法报警，按照国外的报道，光纤检测系统里面的光纤需要三根均匀分布在管道周围（如图二所示），才能确保管道的泄漏报警。 图一：检测光纤与泄漏点处于管道两端
图二：光纤应埋设三根，均匀分布在管道周围 2、负压波法 当管道发生泄漏时，泄漏处由于管道内介质外泄造成管道压力突然下降，在流体中产生一个瞬态负压波，负压波沿管道向上、下游传播。由于管道的波导作用，负压波可传播数十公里，根据负压波到达上、下游测量点的时间差以及负压波在管道中的传播速度，可以计算泄漏位置。由于负压波法有效距离长、安装简捷、成本较低，目前在国内得到广泛的的应用。 负压波法有其自身的缺陷，表现在以下几个方面： ①对泄漏量要求很大：负压波法能迅速检测出泄漏量很大的泄漏，对泄漏量较小的泄漏没有效果。目前，业界对能够报警的泄漏量值说法不一，根据胜利油田一个招标项目里给出的指标：灵敏度：系统应在20秒之内探测出大于流量10%的泄漏，2分钟内探测出大于管道设计流量2%的泄漏；我们依稀可以推测出2％是一个很高的指标（详见胜利油田2013年3月招标文件《07管线漏失监控系统》）； ②在天然气管道上不起作用：在天然气管道上，如果发生泄漏，泄漏处的压缩气体迅速扩张，不产生可以检测得到的负压波，因此，负压波法对天然气管道无能为力； ③在海底管道上不起作用：海底的管道受海浪冲刷，在海底如同面条般不停的摆动，管道内的介质压力相应的不停变化，负压波系统会不停的发出报警信号；福建泉港联合石化的一条总长15公里的海底管道，原本设计安装一套负压波系统，后因不停报警而撤换成次声波系统。 ④定位不准确：负压波信号是直流信号（波形如图3所示），信号从开始到结束的时
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基于单片机的过零检测控制系统的设计 如下图所示为按上述思想设计的电压正向过零检测电路。220V的交流电首先经过电阻分压,然后进行光电耦合,假设输入的是A相电压,则在A相电压由负半周向正半周转换时,图中三极管导通并工作在饱和状态,会产生一个下降沿脉冲送入ADμC812的INT0引脚使系统进入中断程序。微机系统进入中断程序后,发出采样命令并从采样保持器读取无功电流值Iqm,这个无功电流即为A相的无功电流,经过1/4个周期电压达到最大值,此时对电压进行采样,得到UM,由UM=1.414U可以得到电压有效值U。 过零检测及单片机调压 首先用PWM(脉宽调制）方法用于可控硅控制是有条件的，即调制频率不能大于市电频率（50Hz），也就是周期
不能小于20mS，否则就不能达到调制作用，调制频率超过市电频率时，可控硅即处于连续导通状态而不能达到调压目的。只有调制频率低于市电频率才能起到调压目的，即限制市电的周波通过可控硅的数量而起到调压的目的。因此用该种方法调制的电压周波数一定是小于50HZ，超过了人眼视觉暂留效应，此就是用于调光产生闪烁的原因。该调压方法用在调功或对脉动电压不敏感的用途上尚可。如果采用可控硅调压用在调光上，须采用移相的调制方法，可使光连续可调。采用移相方法就需过零检测作为移相基点。过零检测其实并不难，如果要求调压比不是很高采用简单的方法即可奏效；用一只三极管即可。用单片机进行移相调压控制可以做得很精。/********************************************************************************/ ＃i nclude
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基于负压波和流量平衡的管道泄漏监测系统研究 李新建 邓雄 （西南石油大学 石油工程学院 四川 成都 ６１０５００） 【摘 要】输油管道大量应用于现代社会中，但是由于自然因素和人为因素 管道泄漏事故时有发生，造成严重后果，因此建立管道泄漏监测系统意义重大。本文介绍了管道泄漏监测的原理，设计了负压波－流量平衡法监测系统，可以同时监测压力和流量，对于由泄漏所引起的负压波和流量变化进行综合判断，解决了单独使用负压波检测技术时误报率高、无法实时监测管道和缓慢渗漏的问题，采用了一些新技术，提高了输油管线发生泄漏时报警和定位的精确性。在油田的实验结果表明，该系统稳定可靠。 【关键词】 泄漏监测系统，负压波，流量平衡，小波变换 作者简介 李新建（１９８６－） 河南新蔡人，主要从事输油管道的泄漏检测和降 低油品蒸发损耗等油气储运方面的学习与研究。 １ 泄漏监测与定位的研究意义 自１８７９年世界上首条输油管道建成以来，经过一百多年的发展，管道运输已经发展成为公路、铁路、空运、海运之外的第五大运输体系。管道运输具有成本低、供给稳定、节能、安全等优点，广泛应用于流体的输送。但是，随着管龄的增长，由于腐蚀、磨损等自然因素，管道泄漏事故时有发生，据统计１９８６年以前修建的输油管线平均穿孔率为０．６６次／（公里．年），另 一方面，近年来不法分子在输油 管道上打孔盗油行为也日益频繁。 输油管道泄漏不仅影响了管道的正常运行，而且还威胁到人们的生命财产安全，流失油品会造成巨大的经济损失，还会造成环境污染。如何能够实时地监测管道泄漏事故，并尽快定位泄漏点，对降低油品损失和环境污染、预防重大事故的发生，具有重要的现实意义。 ２ 泄漏检测和定位的原理 ２．１ 负压波法泄漏检测技术和定位原理［１］ 管道发生泄漏时，泄漏点因流体介质损失而引起的局部液体密度减小，导致瞬间压力降低，作为压力波源通过流体介质向泄漏 故障诊断
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基于51单片机的温度测量系统 来源：微计算机信息作者：赵娜赵刚于珍珠郭守清 摘要: 单片机在检测和控制系统中得到广泛的应用, 温度则是系统常需要测量、控制和保持的一个量。本文从硬件和软件两方面介绍了AT89C2051单片机温度控制系统的设计，对硬件原理图和程序框图作了简洁的描述。 关键词: 单片机AT89C2051;温度传感器DS18B20;温度;测量 引言 单片机在电子产品中的应用已经越来越广泛,并且在很多电子产品中也将其用到温度检测和温度控制。为此在本文中作者设计了基于atmel公司的AT89C2051的温度测量系统。这是一种低成本的利用单片机多余I/O口实现的温度检测电路, 该电路非常简单, 易于实现, 并且适用于几乎所有类型的单片机。 一.系统硬件设计 系统的硬件结构如图1所示。 数据采集 数据采集电路如图2所示, 由温度传感器DS18B20采集被控对象的实时温度, 提供给AT89C2051的口作为数据输入。在本次设计中我们所控的对象为所处室温。当然作为改进我们可以把传感器与电路板分离，由数据线相连进行通讯，便于测量多种对象。 DS18B20是DALLAS公司生产的一线式数字温度传感器，具有3引脚TO－92小体积封装形式；温度测量范围为－55℃～＋125℃,可编程为9位～12位A/D转换精度，测温分辨率可达℃，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出，支持3V～的电压范围，使系统设计更灵活、方便；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。以上特点使DS18B20非常适用于远距离多点温度检测系统。分辨率设定，及用户设定的报警温度存储在EEPROM中，掉电后依然保存。DS18B20使电压、特性有更多的选择，让我们可以构建适合自己的经济的测温系统。如图2所示DS18B20的2脚DQ为数字信号输入/输出端；1脚GND为电源地；3脚VDD为外接供电电源输入端。 AT89C2051（以下简称2051）是一枚8051兼容的单片机微控器，与Intel的MCS-51完全兼容，内藏2K的可程序化Flash存储体，内部有128B字节的数据存储器空间，可直接推动LED，与8051完全相同，有15个可程序化的I/O点，分别是P1端口与P3端口（少了）。 接口电路 图2 单片机2051与温度传感器DS18B20的连接图 接口电路由ATMEL公司的2051单片机、ULN2003达林顿芯片、4511BCD译码器、串行EEPROM24C16（保存系统参数）、MAX232、数码管及外围电路构成, 单片机以并行通信方式从～口输出控制信号,通过4511BCD译码器译码，用2个共阴极LED静态显示温度的十位、
(完整版)危险气体自动报警系统设计毕业设计
危险气体自动报警系统设计 摘要 随着城市煤气、天然气事业及化学工业的迅速发展，易燃、易爆的气体种类和应用范围在不断增加，这些易燃易爆气体在生产和使用过程中，一旦发生泄漏将会引起中毒、火灾、爆炸等重大事故，所以研制一种新型、性能稳定、准确监测针对这些危险气体自动报警系统势在必行。。 本次设计采用以STC12C5A60S2芯片为核心，用半导体陶瓷式气体传感器MQ-5来检测外部气体浓度，采集的数据通过LCD1602显示，当浓度超过一定的量时，通过蜂鸣器和LED来进行声光报警。 关键字：单片机 MQ-5 LCD1602
Dangerous gas automatic alarm system ABSTRACT With the rapid development of city gas, natural gas utilities and the chemical industry, flammable, explosive gas type and range of applications are increasing, these explosive gases in the production and use of the process, once the leak will cause poisoning, major accidents fires, explosions, etc., so the development of a new, stable, accurate monitoring is imperative for these dangerous gases alarm system. . The design uses to STC12C5A60S2 chip as the core, with the semiconductor ceramic gas sensor MQ-5 to detect the external gas concentration data collected by LCD1602 display, when the concentration exceeds a certain amount, by the sound of the buzzer and the LED to light Call the police. Key words: single chip MQ-5 LCD1602
基于单片机的压力检测系统设计
常熟理工学院 电气与自动化工程学院 《传感器原理与检测技术》课程设计 题目：基于AT89C51单片机的 压力检测系统的设计 姓名：李莹 学号： 160509240 班级：测控 092 指导教师：戴梅 起止日期： 2012年7月2日－9日
电气与自动化工程学院 课程设计评分表 课程名称：传感器原理与检测技术 设计题目：压力检测系统的设计 班级：测控092学号：160509240 姓名：李莹 指导老师：戴梅 年月日
课程设计答辩记录 自动化系测控专业 092 班级答辩人：李莹课程设计题目压力检测系统的设计
目录第一章概述 1.相关背景和应用简介 2.总体设计方案 2.1总体设计框图 2.2各模块的功能介绍 第二章硬件电路的设计 1.传感器的选型 2.单片机最小系统设计 3.模数转换电路设计 4.传感器接口电路设计 5.显示电路设计 6.电源电路设计 7.原理图 第三章软件部分的设计 1.总体流程图 2.子程序流程图及相关程序 第四章仿真及结果 第五章小结 参考文献
第一章概述 1.传感器的相关背景及应用简介 近年来，随着微型计算机的发展，传感器在人们的工作和日常生活中应用越来越普遍。压力是工业生产过程中的重要参数之一。压力的检测或控制是保证生产和设备安全运行必不可少的条件。实现智能化压力检测系统对工业过程的控制具有非常重要的意义。压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为常用的一种传感器，并广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。压力测量对实时监测和安全生产具有重要的意义。在工业生产中，为了高效、安全生产，必须有效控制生产过程中的诸如压力、流量、温度等主要参数。由于压力控制在生产过程中起着决定性的安全作用，因此有必要准确测量压力。通过压力传感器将需要测量的位置的压力信号转化为电信号，再经过运算放大器进行信号放大，送至8位A／D转换器，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。 此次设计是基于单片机的压力检测系统，选择的单片机是基于AT89C51单片机的测量与显示，将压力经过压力传感器转变为电信号，经过放大器放大，然后进入A/D 转换器将模拟量转换为数字量显示，我们所采样的A/D转换器为ADC0808。 2.总体设计方案 本次设计是基于AT89C51单片机的测量与显示。电路采用ADC0809模数转换电路，ADC0809是CMOS工艺，采用逐次逼近法的8位A/D转换芯片，片内有带锁存功能的8路模拟电子开关，先用ADC0809的转换器对各路电压值进行采样，然后将模拟信号转换成单片机可以识别的数字信号，再经单片机转换成LED显示器可以识别的信息，最后显示输出。本次设计是以单片机组成的压力测量，系统中必须有前向通道作为电信号的输入通道，用来采集输入信息。压力的测量，需要传感器，利用传感器将压力转换成电信号后，再经放大并经A/D转换为数字量后才能由计算机进行有效处理。然后用LED进行显示。本设计的最终结果是，将软件下载到硬件上调试出来了需要显示的数据，当输入的模拟信号发生变化的时候，通过A/D转换后，LED将显示不同的数值。
管道泄漏系统技术规格书(设计院版)2.0
XX管道泄漏监测系统技术规格书 2015年11月
1、项目简介 XX管线防控防漏措施项目的管道泄漏监测系统（LDS）采用“整体压力流量综合分析”监测及定位系统。“整体压力流量综合分析”泄漏检测系统一般由多点压力传感器、流量传感器、数据同步，现场数据采集处理器（RTU），监控主机及处理服务器组成。该系统将达到在首站控制室完成对全线进行监控和分析的自动化。 设计原则 —严格遵守国家的法律法规，执行国家及行业最新版本或国际上先进的、最新版本的标准、规范。 —系统将自动、连续地监视分析管道的运行。 —注意可操作性，满足HSE的要求。 —采用的设备、材料及系统应是技术先进、性能价格比好，能够满足所处环境和工艺条件、在工业实际应用中被证明是成熟的产品。 —系统必须具有高可靠性，稳定性和灵活性，以保证生产安全可靠地运行。系统能监视整个系统的工作状态，以便于对系统的维护和维修。 —系统采用的硬件、软件和网络应具有当时国内先进技术水平，并且经过实践考验证明其是安全、有效、实用的产品。 —系统的体系结构必须具有良好的可扩展性，健壮性和抗风险性，以保障安全生产。系统承包商应对LDS的整套方案进行详细描述。 2、LDS系统功能和技术要求 2.1 LDS系统注意技术要求 LDS系统的硬件和软件应具有高度的可靠性和可用性。承包商应对所选择的注意硬件设备和系统的计算机网络提出平均无故障工作时间（MTBF）和平均维修时间（MTTR）。所设计的系统必须具有最小的停运时间。 LDS系统的可靠性应根据各部分硬件和软件的可靠性、网络结构、冗余配制方式等因素综合考虑，但总的指标应大于99.9%。承包商投标时应提供可靠性和可用性指标的分析及估算。
单片机温度检测记录系统
物理与电子信息学院题目：单片机温度检测记录系统 行政班级： 成员分组名单 学号：姓名： 选课班级：任课教师：成绩：
目录 1 设计任务与要求 (2) 设计任务 (2) 技术指标 (2) 题目评析 (2) 2 方案比较与论证 ........................................................................................ 错误!未定义书签。 各种方案比较与选择........................................................................... 错误!未定义书签。 3 系统硬件设计 ............................................................................................ 错误!未定义书签。 系统的总体设计 .................................................................................. 错误!未定义书签。 图3-2 总体原理图 ................................................................................ 错误!未定义书签。 功能模块设计及工作原理的分析....................................................... 错误!未定义书签。 时钟显示模块..................................................................... 错误!未定义书签。 温度传感器模块................................................................. 错误!未定义书签。 LCD显示数据模块 ............................................................. 错误!未定义书签。 串口数据传输显示模块..................................................... 错误!未定义书签。 发挥部分的设计与实现....................................................................... 错误!未定义书签。 年月日时分秒，温度报警上限设置功能......................... 错误!未定义书签。 硬件按钮部分................................................................... 错误!未定义书签。 红外遥控设置模块............................................................. 错误!未定义书签。 按键传输串口数据............................................................. 错误!未定义书签。 4 系统软件设计 ............................................................................................ 错误!未定义书签。 5 测试结果 .................................................................................................... 错误!未定义书签。 6 系统电路存在的不足和改进的方向......................................................... 错误!未定义书签。 7 参考文献 .................................................................................................... 错误!未定义书签。 8 附录: ............................................................................................................. 错误!未定义书签。
基于单片机的电量检测系统设计方案
基于单片机的电量检测系统设计方案 1绪论 自第一个微处理器问世以来，以微处理器为核心构成的计算机以各种各样的形式，无孔不入的渗入到人们的生产、生活、科研等各个领域，为人类带来了渗透到各个领域的“智能”。微处理器是整个智能仪器仪表的核心，检测电路时微处理器的外围设备，微机通过接口发出各种控制信息给检测电路，以规定功能、启动测量、改变工作方式等。微机通过查询或检测电路向微机提出的中断请求，使微机及时了解检测电路的工作状态。当检测电路完成一次测量后，微机读取测量数据，进行了解检测电路的工作状态。当检测电路完成一次测量后，微机读取测量数据，进行必要的加工、计算、变换等处理，最后以各种方式输出，如送显示器、打印机打印，或送给系统的主控制器等等。 近二十年来，以计算机科学，信息学，生命科学为代表的各门新兴学科的迅猛发展，极大限度的刺激了全球经济的发展，在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，电能是人们日常生活和工业生产中的重要能源之一，在现代社会中起着越来越重要的作用，而电压、电流是其中最关键的两个因素，是否准确的测量电压、电流对我们的生活和生产有着至关重要的影响，特别是电工和电力系统等领域经常要对交流电量进行采样测试以了解工作电压或整个电网的工作情况。
2 WB系列交流电量传感器 2.1 概述 WB系列交流电量传感器采用电磁隔离技术和专用厚膜集成电路。对电网或电路中的交流电流或交流电压进行实时测量，将其变换成跟踪电压暑促（Vg）、直流电压输出（Vz）、直流电压输出（Iz）、频率输出（Fk）。传感器的输出可以与各型AD转换器配接构成数据采集系统，也可以与传统模式、数字式指示仪表配接，显示被测量之值。体积小、重量轻、精度高、耗能低，输入电路、输出电路完全隔离，输出信号可以共地，输出形式多样，满足各种使用要求，在0～120%标称输入围，输出信号入输出信号之间保持正比例关系，通聘宽带，可以测量5kHz以的正弦交流电流或交流电压。结构形式多样，提供直插式、DIN卡装式安装方式，方便各种场合使用等特点。 2.2 WB交流电量传感器的工作原理 本系列传感器采用模块化电路结构，如图2-1主要由电流测头1（或电压侧头2）、采样电路3、定标放大器4、装用厚膜集成转化器5、6、7组成。 E Vg Vz Iz Fk +E 图2-1 电路结构 被测电流信号Ix﹝或被测电压信号Ux﹞经电流测头1﹝或电压测头2﹞隔离变换，在二次回路形成高精度毫安级跟踪电流，经采样电路3转换为跟踪电压信号，在经定标放大器4进行放大、定标，形成跟踪电压输出Vg；跟踪电压信号经AC/DC转换器5后，形成直流电压输出Vz。Vz输出经V/I转换器6后形成直流输出Iz,Vz输出经V/F变换器7后形成频率输出Fk。只有输出跟踪电压Vg的产品才使用正负电源
基于单片机的气体检测系统设计..
高等教育自学考试本科毕业论文基于单片机的气体检测系统设计考生：号： 专业层次：院（系）： 指导教师：职称： 科技学院 二O一三年九月十五日
摘要 本论文研究设计了一种用于公共场所及室具有检测及超限报警功能的室空气质量检测系统。其设计方案基于89C51单片机，选择瑞士蒙巴波公司的CH20/S-10甲醛传感器和MQ-5气体传感器。系统将传感器输出的4~20mA的标准信号通过以AD0832为核心的A/D转换电路调理后，经由单片机进行数据处理，最后由LCD显示甲醛浓度值。文中详细介绍了数据采集子系统、数据处理过程以及数据显示子系统和报警电路的设计方法和过程。系统对于采样地点超出规定的甲醛容许浓度和天然气规定浓度时采用三极管驱动的单音频报警电路提醒监测人员。同时，操作人员对于具体报警点的上限值可以通过单片机编程进行设置。 另外，该系统对浓度信号进行了信号补偿等处理，减少了测量误差，因此，具有较高的测量精度，而且结构简单，性能优良。本系统的量程为0-10ppm，精度为0.039ppm 。 关键词: 甲醛检测，天然气检测，AT89C52单片机
ABSTRACT This thesis design of a paper for public places and indoor testing and over-limit alarm functions with indoor air quality testing system. Its design is based on 89C51 single chip, with the choice of MQ-5 gas sensors and CH20/S-10 formaldehyde sensor from Switzerland mengbabo pany. Sensor system will output 4 ~ 20mA standard signal through the core ADC0832 for A / D conversion circuit after conditioning, by the single-chip microputer for data processing, at last display the formaldehyde concentration on the LCD . The article detailed the data acquisition subsystem, data processing and data display and alarm system circuit design method and process.When the sampling sites when the formaldehyde and Natural gas concentration exceeded，To the single-transistor drive circuit audio alarm will sound the alarm，Testing staff to remind.At the same time，The concentration of formaldehyde, Can be set through the single-chip programming. In addition, the system signals a concentration pensation signal processing, a reduction of measurement error, therefore, have a high measurement accuracy, and simple structure, excellent performance. The range of the system for 0-10ppm, accuracy 0.039ppm. Keywords:Formaldehyde detection,Natural gas detection, AT89C52 single-chip
石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范GB
石油化工企业可燃气体和有毒气体检测报警设计规范 (GB50493-2009) 1 总则 1.0.1 为预防人身伤害以及火灾与爆炸事故的发生，保障石油化工企业的安全，特制定本规范。 1.0.2 本规范适用于石油化工企业新建、改建、扩建工程中可燃气体和有毒气体检测报警的设计。 1.0.3 石油化工可燃气体和有毒气体检测报警的设计，除执行本规范的规定外，尚应符合现行国家有关标准的规定。 2 术语 2.0.1 可燃气体combustible gas 类可燃液体气化后形成的可燃气体。 指甲类气体或甲、乙 A 2.0.2 有毒气体toxic gas 指劳动者在职业活动过程中，通过肢体接触可引起急性或慢性健康的气体。本规范中有毒气体的范围是《高毒物品目录》（卫法监发〔2003〕142号）中所列的有毒蒸汽或有毒气体。常见的有：二氧化氮、硫化氢、苯、氰化氢、氨、氯气、一氧化碳、丙烯腈、氯乙烯、光气（碳酰氯）等。 2.0.3 释放源 source of release
指可释放能形成爆炸性气体混合物或有毒气体的位置或地点。 2.0.4 检（探）测器 detector 指由传感器和转换器组成，将可燃气体和有毒气体浓度转换为电信号的电子单元。 2.0.5指示报警设备 indication apparatus 指接受检（探）测器的输出信号，发出指示、报警、控制信号的电子部件。 2.0.6 检测范围sensible range 指检（探）测器在试验条件下能够检测出被测气体的浓度范围 2.0.7报警设定值 alarm set point 指报警器预先设定的报警浓度值。 2.0.8 响应时间 response time 指在试验条件下，从检（探）测器接触被测气体达到稳定指示值的时间。通常，达到稳定指示值90%的时间作为响应时间；恢复到稳定指示值10%的时间作为恢复时间。 2.0.9 安装高度vertical height 指检（探）测器检测口到制定参照物的垂直距离。 2.0.10爆炸下限 lower explosion limit（LEL）
供水管道泄漏检测及相关仪的原理与使用
供水管道泄漏检测及相关仪的原理与使用 （南通市自来水公司 徐少童） 摘 要 介绍了相关仪的基本原理，使用方法等 关键词 相关 数字滤波 噪声 引言 随着我国的经济建设的发展，水资源短缺越来越成为限制我们发展的瓶颈之一，如何解决这个问题已经被逐步提到了战略高度，因此，合理利用水资源，降低漏损就成了我们水利工作者的重中之重。 减少漏损就要有相应的方法，目前我国大部份地区的检漏手段还停留在几十年前的水平，而国外在近二三十年则有了很大的发展，我们要做好这项工作就必须了解他们的技术，并能够最终掌握。 当前，简陋技术最先进的设备当属相关仪了，国外已有普通相关仪，多探头相关记录仪等多种产品，但究其根本，原理都是一样的，本人经过多方学习以及查阅相关资料，对其原理有了进一步的认识，下面就先从相关仪的基本原理说起。 一． 相关仪的基本原理 当管道发生泄漏时，能够产生比普通水声频率高较多的声压波沿管道传播，泄漏噪声频率高低主要取决于泄漏点的大小，泄漏噪声传播速度主要取决于管道直径和管材；通过放置在管道两端（泄漏点包围在中间）的振动传感器或声发射传感器测量泄漏信号，由于泄漏点可能位于管道不同位置，因此泄漏声传播到达两个传感器的时间不同，利用两列信号的互相关分析，一般即可确定泄漏噪声到达两个传感器的时间差。根据该时间差，通过两个传感器间的距离和声波在该管材中的传播速度，即可计算出泄漏点距两个传感器的距离。 设)(),(t y t x 为所测量的两列信号，则其相关函数计算公式如下： )()()(1 lim )(0τττ-=-=?∞→yx T T xy R dt t x t y T R 若信号为周期信号或一段信号可以反映信号全部特征，则可以采用一个共同周期或一段信号内的均值代替整个历程的平均值。对于泄漏声波信号，只要采集的两列信号均覆盖了在500m 以内泄漏声传播的全过程即可，不必无限制采集。这样，互相关函数计算公式可如下近似： )()()(1 )(max 0max τττ-=+=?yx T xy R dt t y t x T R
气体检测与报警系统的设计
毕业设计 论文题目： 学生： 指导教师： 专业： 班级：
气体检测与报警系统的设计 摘要 本文设计了一种对环境中气体浓度进行实时数据采集和处理，并能在浓度超标时报警的电路。该电路通过单片机实现其控制功能。整个报警电路由四大部分组成：采集模块、放大模块、模数转换模块、单片机。报警器的主要工作流程为：用两类传感器（气体传感器和温度传感器）将所需的模拟信号采集放大后传送给A/D转换器，再经模数转换后给将数字信号传送至单片机，然后通过单片机内部的数据处理，判断是否需要启动蜂鸣器进行报警，预防恶性事故发生。该系统详细介绍了系统实现的硬件、软件、数据库设计以及远程控制结构。该报警器广泛应用于居民家庭和企事业单位，从而大大降低由有害气体所引起的中毒、火灾、爆炸等事故的发生率，保障了人们的生命和财产安全，具有重要的实用价值。 关键词：可燃气体；报警器；单片机；数据采集与记录；浓度测量
The design of the gas detection and alarm system Abstract In this dissertation,an electric circuit is designed to collect and process the data of density,and the alarm is sent out when the density beyond the critical value.The control function of the electric circuit is complished by a microcontroller.The whole electric circuit of alarm is composed by four parts:data acquisition module,data enlarge module, A/D module and microcontroller.The technological process of the alarm is as follows:The analogue signals are collected by two kinds of transducers,and then the signals are transmitted to the ADC after enlargement.The data signals are transmitted by ADC to the 8051microcontroller.The judgment of the buzzer alarm is made after the fata processed by 8051.Main work in this dissertation is:completing the choice of the machines,the design of the connection and the development of the procedure for data processing,realizing the autom atically monitor density.As a result it can prevent fatal accidents.It designed with visual Basci and microcontroller,and the design of hardware,software,data base and distance controll of this system are put forward.The annunciator can be widely used in fam ilies and companies.The occurrence rates of the accidents such as poisoning fire,burst,etc are deeply reduced.Tt has an important and pratical value. key words:combustible gas;annunciator;microcontroller;density measurement; distance control
管道泄漏监测解决方案
管道泄漏监测解决方案 序 即使使用同样的材料,由于采用的技术不同，就会生产出性能迥异的产品； 即使同样监测的是流量、压力、温度等常规信号，由于采用的算法不同，做出的管道泄漏监测系统也会有质的不同； 绝大多数管道泄漏监测系统的差别不在于信号，而在于算法，由此便有了国外占主流地位的统计法和国内占主流地位的负压力波法； 拥有独家发明专利的北京昊科航公司，率先推出了一种崭新的算法—基于模糊神经网络的算法，从而使管道泄漏监测系统有了如下业内领先的综合性能： 1、无须设定任何参数，无须人工定位，真正的无人管理系统； 2、无论是否有流量计，都能既无漏报又无误报； 3、发生瞬时量的0.5%泄漏量时也能在0～3分钟内报警，大泄漏几米到几十米、小泄漏500米以内的定位误差； 4、消除了各种仪表误差的影响，对现场信号要求不苛刻； 5、自动识别各种生产工艺操作，消除了人工操作引起的误报警； 6、多种可选择的冗余通信技术，保证了系统的全天候工作； 7、凡是流体输送管道，无论是单段还是管网、无论是海底、陆地还是地下、无论是双层管还是单层管、无论是多品种顺序输送的成品油还是原油，只要是流体输送管道都能监测； 8、完整的运行日志记录了各种操作和故障自检记录； 9、永久的泄漏记录和历史曲线、智能报表； 10、带有电子地图上的报警位置可同时显示里程和大地坐标。 目录 一、系统简介 1. HKH系列管道泄漏监测软件系统应用原理 2. 系统工作原理 3. 系统的主要性能指标和特点 4. 系统应用 二、应用案例解析
1. 长距离多泵站串联密闭输送成品油输送管网的泄漏监测报警定位技术 2. 油田集输管网的管道泄漏监测报警定位技术。 3. 抚顺—营口成品油输送管线监测报警定位技术。 4. 管线微泄漏的监测报警定位技术。 5. 中间有加热站的管道泄漏监测报警定位技术 6. 高含水高凝油管线的监测报警定位技术。 7. 长期稳定运行、既无误报又无漏报的技术 一、系统简介 1. HKH系列管道泄漏监测软件系统应用原理 1.1. 概述 管道泄漏报警从宏观角度看并不困难。很早以前，人们已经用电接点压力表、压力开关、记录仪等工具，有效的发现了管道的泄漏，但是这种办法最大的不足是不能定位，而且对于小规模泄漏这样报警也是不合理的。这是因为管道运行中由于各种原因会产生大量的噪声（压力、流量波动），不同的管道输送环境中，这些噪声幅值也不同，一般从0.01Mpa到0.2Mpa不等，而且它在时域分布上没有准确的规律。从统计学角度看，在一定时间内每条管线的这种分布还是有一定的规律，人们还是能够认识、区分这种变化规律的，把这种认识运用到管道泄漏监测技术中，就使该项技术不断进步，实用价值越来越大。 目前国内外应用的管道泄漏监测方法有许多种，但是国内占主导地位的还是负压力波法，国外占主导地位的是统计法。从国内具体管道上的使用效果来看，由于这些方法各有它的适用范围，都不能够完全适应中国油气管道泄漏持续时间短、突发性强、泄漏情况复杂的特点。针对这一情况，我公司在国内外先进管道泄漏监测技术的基础上研制开发了适合我国管道实际状况的《HKH 系列管道泄漏监测报警定位系统》这一智能型监测装置，它是在总结了国内外各种方法的优缺点后而重新提出来的、基于模糊神经网络的人工智能型管道泄漏监测系统。该技术克服了负压力波法只能对突然发生的大规模泄漏准确检测的局限性和统计法较灵敏但相对滞后和定位误差大的缺陷，能够在多种复杂情况下对各种大小泄漏进行及时报警和准确定位，这种技术广泛的适应性和它的优良性能在实际应用中得到了很好的验证。国家知识产权局专利局已经宣布我公司的“流体输送管道泄漏监测定位方法”为国家发明专利。 1.2.负压力波法的局限性 现阶段国内用的较多的负压力波法和传统方法相比是一个巨大的进步，它不但解决了定位问题而且也比传统方法误报少得多，从本质上说它是一种声学方法，即利用在管输介质中传播的声波
基于c51单片机的有害气体检测课程设计--强欣
目录 第一章系统总体方案选择与说明 (7) 1.1方案选择 (7) 1.2系统说明 (7) 第二章系统结构框图与工作原理 (8) 2.1设计框架图 (8) 2.2工作原理 (9) 第三章各单元硬件设计说明及法计算方 (10) 3.1 主控芯片80C51 (10) 3.2 A/D转换集成电路主芯片0809 (12) 3.3 集成气体传感器TGS202元件 (13) 3.4 地址锁存器主芯片74LS373 (14) 3.5 单片机时钟电路 (16) 3.6 复位电路 (17) 3.7 光报警系统 (18) 3.8 单片机振荡电路 (19) 第四章软件设计 (20) 4.1 软件总体设计 (20) 第六章总结 (23) 附件 1 （原理图） (25) 附录2 参考文献 (31)
第一章系统总体方案选择与说明 1.1方案选择 用单片机控制一个检测报警系统，与以往用数字逻辑电路组成的控制系统相比，用单片机组成的检测报警系统，应具有更大的灵活性，功能也更强，并具有智能性, 在实际工作中是一种行之有效的方法。因此，从理论上分析利用单片机为核心设计一个工业现场报警器系统是可行的。 1.2系统说明 单片机工业现场报警系统是对工业现场的有害气体进行检测，一旦有害气体的浓度超过容许的气体浓度围，系统闪光响铃报警。通过传感器对工业现场有害气体浓度的检测从而转换成相应的电压值，又通过A/D模数转换器将传感器的电压值的模拟信号转换为数字信号，然后所转换的数字量接到单片机80C51的P0口，最后单片机对接入的数字信号做出反应，判断所测有害气体的浓度是否超标，超标则做出闪光响铃的报警指示，处于安全围保持正常状态不变。