專利名稱：一種基于arm便攜式的煙氣分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種煙氣分析儀，具體而言，涉及一種基于ARM便攜式的煙氣分析儀。
背景技術(shù)：
光譜分析儀器的重要發(fā)展方向是:微型化、集成化、小型化。我國(guó)的環(huán)境監(jiān)測(cè)過程基本上分為:現(xiàn)場(chǎng)采樣和實(shí)驗(yàn)室的分析階段，所使用的采樣儀器以半自動(dòng)、手動(dòng)為主。目前國(guó)際國(guó)內(nèi)市場(chǎng)生產(chǎn)的的煙氣分析儀器的主導(dǎo)產(chǎn)品對(duì)煙氣成份進(jìn)行分析都是以電化學(xué)的傳感器為主，儀器由多個(gè)傳感器、中央處理器和A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。因?yàn)槊總€(gè)傳感器只對(duì)氣體中一種化學(xué)成分測(cè)量，所以需要測(cè)量幾種氣體化學(xué)成份就需要幾個(gè)傳感器。因此結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大；另外電化學(xué)傳感器中的化學(xué)電池原理將可能導(dǎo)致該儀器會(huì)發(fā)生交叉干擾和零點(diǎn)漂移。導(dǎo)致測(cè)量誤差較大；并且由于濕度、溫度及環(huán)境的污染的原因，造成傳感器的壽命很短。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的以上問題，提供一種基于ARM便攜式的煙氣分析儀，只要在光譜內(nèi)能夠出現(xiàn)的化學(xué)成分，本裝置都可以對(duì)它做出精確的測(cè)量。為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種基于ARM便攜式的煙氣分析儀，包括依次連接的采集數(shù)據(jù)部分、處理數(shù)據(jù)部分、夕卜設(shè)與數(shù)據(jù)交互部分；所述采集數(shù)據(jù)部分包括紫外線光源、微型光譜分析儀，采集到的煙氣氣體通過所述紫外線光源、所述微型光譜分析儀分析出對(duì)應(yīng)的光信號(hào)，所述微型光譜分析儀內(nèi)置的CCD電路將采集到的所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，由所述微型光譜分析儀內(nèi)置的USB接口電路將所述電信號(hào)輸出；所述處理數(shù)據(jù)部分包括ARM處理器，所述USB接口電路輸出的電信號(hào)傳遞至所述ARM處理器進(jìn)行處理，從而計(jì)算出所述煙氣氣體里各種氣體的濃度；所述外設(shè)與數(shù)據(jù)交互部分負(fù)責(zé)對(duì)計(jì)算出的各種氣體的濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和打印。優(yōu)選的，所述處理數(shù)據(jù)部分還包括調(diào)試模塊及溫度測(cè)量模塊，所述調(diào)試模塊及所述溫度測(cè)量模塊連接于所述ARM處理器。進(jìn)一步的，所述處理數(shù)據(jù)部分還包括電源電路、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路，所述電源電路及所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路連接于所述ARM處理器。優(yōu)選的，所述采集數(shù)據(jù)部分由煙氣采樣泵、采樣探頭采集煙氣氣體。優(yōu)選的，所述外設(shè)與數(shù)據(jù)交互部分包括鍵盤輸入模塊、打印模塊及顯示模塊。本實(shí)用新型的有益效果是:1、使用微型光譜分析儀，并且結(jié)合了嵌入式技術(shù)發(fā)明出一套便攜式的光纖光譜的煙氣分析儀。該儀器不但克服了電化學(xué)傳感器自身存在的固有缺點(diǎn)，而且實(shí)現(xiàn)了無傳感器的壽命問題，另外還能同時(shí)對(duì)多種氣體進(jìn)行無交叉干擾的精確測(cè)量。[0015]2、使用光譜分析的方法分析煙氣里的化學(xué)成分，傳感器裝置采用了 CCD方式且將光學(xué)系統(tǒng)微型化。只要在光譜內(nèi)能夠出現(xiàn)的化學(xué)成分，本裝置都可以對(duì)它做出精確的測(cè)量。上述說明僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
由以下實(shí)施例及其附圖詳細(xì)給出。

此處所說明的附圖用來提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng)限定。在附圖中:圖1本實(shí)用新型系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖；圖2為ARM處理器連接關(guān)系不意圖。圖中標(biāo)號(hào)說明:1、采集數(shù)據(jù)部分，101、紫外線光源，102、微型光譜分析儀，1021、CCD電路，1022、USB接口電路，103、煙氣采樣泵，104、采樣探頭，2、處理數(shù)據(jù)部分，201、ARM處理器，202、調(diào)試模塊，203、溫度測(cè)量模塊，204、電源電路，205、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路，3、外設(shè)與數(shù)據(jù)交互部分，301、鍵盤輸入模塊，302、打印模塊，303、顯示模塊。
具體實(shí)施方式
下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例，來詳細(xì)說明本實(shí)用新型。參照?qǐng)D1所示，一種基于ARM便攜式的煙氣分析儀，包括依次連接的采集數(shù)據(jù)部分
1、處理數(shù)據(jù)部分2、外設(shè)與數(shù)據(jù)交互部分3。所述采集數(shù)據(jù)部分I包括紫外線光源101、微型光譜分析儀102，由煙氣采樣泵103、采樣探頭104采集煙氣氣體，采集到的煙氣氣體通過所述紫外線光源101、所述微型光譜分析儀102分析出對(duì)應(yīng)的光信號(hào)，所述微型光譜分析儀102內(nèi)置的CCD電路1021將采集到的所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，由所述微型光譜分析儀102內(nèi)置的USB接口電路1022將所述電信號(hào)輸出。參照?qǐng)D2所示，所述處理數(shù)據(jù)部分2包括ARM處理器201，所述USB接口電路1022輸出的電信號(hào)傳遞至所述ARM處理器201進(jìn)行處理，從而計(jì)算出所述煙氣氣體里各種氣體的濃度。所述處理數(shù)據(jù)部分2還包括連接于所述ARM處理器201的調(diào)試模塊202、溫度測(cè)量模塊203、電源電路204及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路205。所述外設(shè)與數(shù)據(jù)交互部分3負(fù)責(zé)對(duì)計(jì)算出的各種氣體的濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和打印。所述外設(shè)與數(shù)據(jù)交互部分3包括鍵盤輸入模塊301、打印模塊302及顯示模塊303。微型光譜分析儀102使用美國(guó)Ocean Optic公司生產(chǎn)的Ma-ya2000，Ma_ya2000的量子化率為90，其提供了 USB接口電路1022，通過USB接口電路1022可以直接和ARM處理器201連接。系統(tǒng)使用的微型光譜分析儀102通過內(nèi)部固有的CCD電路1021將采集到的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，提供數(shù)據(jù)給后續(xù)的ARM處理器201進(jìn)行處理。USB接口電路1022中采用ISP1161BD芯片，ISP1161BD芯片的Dtl D15引腳與ARM處理器201的P2.。 P2.15引腳連接進(jìn)行數(shù)據(jù)的雙向通信；ISPl 16IBD芯片的地址線的Atl和A1引腳與ARM處理器的P3」和P3.2引腳分別用于選擇數(shù)據(jù)線上傳的是數(shù)據(jù)還是命令和選擇ISP1161BD芯片處于主機(jī)端口還是從機(jī)端口 ；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路205采用FRAM鐵電存儲(chǔ)器芯片F(xiàn)M25H20。通過SPl總線方式與ARM處理器201相連接。設(shè)置ARM處理器201為主機(jī)，設(shè)置FM25H20為從機(jī)。FM25H20芯片的SCK1引腳與ARM處理器的Pai7引腳相連接，使ARM處理器201與FM25H20芯片之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)鐘信號(hào)保持同步；M25H20芯片的Mls引腳與ARM處理器201的PO引腳相連將數(shù)據(jù)傳送給ARM微控制器；連接ARM處理器的Pai8引腳和M25H20芯片的MISO1引腳。拉高M(jìn)25H20芯片的G信號(hào)，目的是不允許芯片被寫保護(hù)。顯示模塊303使用的是點(diǎn)陣圖形的液晶模塊TFT3224-5.0。該點(diǎn)陣圖形的液晶模塊點(diǎn)像素?cái)?shù)據(jù)是320*240。點(diǎn)陣圖形的液晶模塊TFT3224-5.0的D1 D7引腳與ARM處理器201的P2.2 P2.8引腳相連接;點(diǎn)陣圖形的液晶模塊TFT3224-5.0的A1和A2引腳與ARM處理器201的P3.!和P3.2用于控制液晶的顯示背光；點(diǎn)陣圖形的液晶模塊TFT3224-5.0的nOE和nWE引腳與ARM處理器201的Phl和P3.27相連接用于控制對(duì)數(shù)據(jù)的液晶顯示的讀寫。軟件操作系統(tǒng)移植選擇μ C/0S-1I，該操作系統(tǒng)以它的源代碼公開化，可裁剪性和可移植等特點(diǎn)而廣泛的使用在嵌入式系統(tǒng)中。向ARM處理器201移植操作系統(tǒng)μ C/OS-1I和相關(guān)應(yīng)用程序時(shí)選擇了編譯器ADS1.2。另外，本系統(tǒng)移植0S_CPU.H文件、0S_CPU_A.ASM文件和0S_CPU_C.C文件，定義該操作系統(tǒng)缺省任務(wù)模式為用戶，目的是減小任務(wù)應(yīng)用程序出錯(cuò)時(shí)對(duì)代碼的影響。本實(shí)施例工作原理如下:首先將紫外光源101打開，通過光纖使得從紫外光源101中發(fā)射的紫外光進(jìn)入圓柱形石英池；使采樣探頭104通入標(biāo)準(zhǔn)的大氣，再打開煙氣采樣泵103的電源的開關(guān)。此時(shí)的煙氣采樣泵103將對(duì)標(biāo)準(zhǔn)大氣采集并送到圓柱形的石英池里。當(dāng)氣體通過圓柱形石英池中的時(shí)候?qū)?huì)對(duì)紫外線的光源進(jìn)行吸收。吸收后，將光譜信息通過光纖媒介傳輸送到微型光譜分析儀102里 。微型光譜分析儀102再通過CCD電路1021把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為光子數(shù)的電信號(hào)，電信號(hào)經(jīng) 過接口 USB接口電路1022送入到ARM處理器201里進(jìn)行信息的相關(guān)處理，經(jīng)過處理分析計(jì)算出所有氣體成分的濃度。此時(shí)會(huì)得到氣體中各種氣體成分所對(duì)應(yīng)的濃度和光譜曲線圖。最后將計(jì)算處理出來的氣體濃度顯示在顯示屏上，并且通過打印機(jī)打印在紙張上。將采樣探頭104放進(jìn)到被測(cè)的煙氣里面，通過煙氣采樣泵103將被測(cè)煙氣泵人到圓柱形石英池中。因?yàn)椴煌臍怏w對(duì)紫外線的吸收程度不一樣，此時(shí)被檢測(cè)的煙氣中的氣體當(dāng)通過圓柱形石英池時(shí)候會(huì)對(duì)紫外線進(jìn)行吸收。當(dāng)被氣體吸收后的紫外光在通過微型光譜分析儀102之后光子數(shù)電信號(hào)將會(huì)發(fā)生某種變化，通過這種相應(yīng)的變化和標(biāo)準(zhǔn)的大氣進(jìn)行比較。如果變化越大，就說明相應(yīng)的氣體濃度會(huì)越高，再通過Beer-Lambert算法對(duì)煙氣中的各種氣體成分濃度進(jìn)行計(jì)算。因?yàn)椴煌臍怏w對(duì)紫外線的波段吸收不同，可以對(duì)多種氣體同時(shí)進(jìn)行檢測(cè)，而不會(huì)產(chǎn)生交叉干擾現(xiàn)象。以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于ARM便攜式的煙氣分析儀，其特征在于:包括依次連接的采集數(shù)據(jù)部分(I)、處理數(shù)據(jù)部分(2)、外設(shè)與數(shù)據(jù)交互部分(3)； 所述采集數(shù)據(jù)部分(I)包括紫外線光源(101)、微型光譜分析儀(102)，采集到的煙氣氣體通過所述紫外線光源(101)、所述微型光譜分析儀(102)分析出對(duì)應(yīng)的光信號(hào)，所述微型光譜分析儀(102)內(nèi)置的CCD電路(1021)將采集到的所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，由所述微型光譜分析儀(102)內(nèi)置的USB接口電路(1022)將所述電信號(hào)輸出； 所述處理數(shù)據(jù)部分(2)包括ARM處理器(201)，所述USB接口電路(1022)輸出的電信號(hào)傳遞至所述ARM處理器(201)進(jìn)行處理，從而計(jì)算出所述煙氣氣體里各種氣體的濃度； 所述外設(shè)與數(shù)據(jù)交互部分(3)負(fù)責(zé)對(duì)計(jì)算出的各種氣體的濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和打印。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ARM的便攜式煙氣分析儀，其特征在于:所述處理數(shù)據(jù)部分(2)還包括調(diào)試模塊(202)及溫度測(cè)量模塊(203)，所述調(diào)試模塊(202)及所述溫度測(cè)量模塊(203)連接于所述ARM處理器(201)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ARM的便攜式煙氣分析儀，其特征在于:所述處理數(shù)據(jù)部分(2)還包括電源電路(204)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路(205)，所述電源電路(204)及所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路(205)連接于所述ARM處理器(201)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ARM的便攜式煙氣分析儀，其特征在于:所述采集數(shù)據(jù)部分(I)由煙氣采樣泵(103)、采樣探頭(104)采集煙氣氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于ARM的便攜式煙氣分析儀，其特征在于:所述外設(shè)與數(shù)據(jù)交互部分(3)包括鍵盤輸入模塊(301)、打印模塊(302)及顯示模塊(303)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種基于ARM便攜式的煙氣分析儀，包括依次連接的采集數(shù)據(jù)部分、處理數(shù)據(jù)部分、外設(shè)與數(shù)據(jù)交互部分；所述采集數(shù)據(jù)部分采集到的煙氣氣體通過所述紫外線光源、所述微型光譜分析儀分析出對(duì)應(yīng)的光信號(hào)，所述光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，由USB接口電路將所述電信號(hào)輸出；所述處理數(shù)據(jù)部分包括ARM處理器，電信號(hào)傳遞至所述ARM處理器進(jìn)行處理，從而計(jì)算出所述煙氣氣體里各種氣體的濃度；所述外設(shè)與數(shù)據(jù)交互部分負(fù)責(zé)對(duì)計(jì)算出的各種氣體的濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和打印。該儀器不但克服了電化學(xué)傳感器自身存在的固有缺點(diǎn)，而且實(shí)現(xiàn)了無傳感器的壽命問題，另外還能同時(shí)對(duì)多種氣體進(jìn)行無交叉干擾的精確測(cè)量。
文檔編號(hào)G01N21/33GK202947967SQ20122061663
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者嚴(yán)毅, 宮磊 申請(qǐng)人:安徽理工大學(xué)