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肼燃料污染自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)研究

文檔作者：劉珉琿李德權(quán) 黃偉文檔來(lái)源：空軍勤務(wù)學(xué)院航空四站系		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年05月11日
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應(yīng)用研究數(shù)字技術(shù)
與應(yīng)用
75
肼燃料具有中等毒性,是潛在致癌物,如果重復(fù)暴露在肼類燃
料氣氛中,會(huì)損害人的肝腎;暴露在高濃度氣氛中,則會(huì)使人痙攣,
以至死亡。其次,肼類燃料由于沸點(diǎn)低、蒸汽壓高,在空氣中極易形
成爆炸性混合物,引起爆炸事故。因此必須對(duì)作業(yè)場(chǎng)所的肼類蒸氣
濃度進(jìn)行檢測(cè)并及時(shí)報(bào)警,以便能及時(shí)發(fā)現(xiàn)污染并保障人員的健康
和安全。
1 報(bào)警系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì)
1.1 肼燃料檢測(cè)技術(shù)的選擇
現(xiàn)在檢測(cè)空氣中肼燃料污染的方法有很多,有經(jīng)典的化學(xué)分析
法,檢測(cè)管法,儀器分析法和化學(xué)傳感器法等。前3種方法均需采樣,
然后再進(jìn)行測(cè)定,過(guò)程繁瑣,不適合連續(xù)測(cè)定,不能實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的反饋
肼蒸汽的濃度,而傳感器檢測(cè)技術(shù)則具有選擇性強(qiáng),靈敏度高,誤差
小,檢測(cè)快速以及可連續(xù)等突出優(yōu)點(diǎn),更適合肼蒸汽濃度的檢測(cè)。而
且近年來(lái),隨著納米材料科學(xué)和微電子技術(shù)的快速發(fā)展,新原理、新
技術(shù)、新材料和新工藝的廣泛采用,傳感器在小型化、微型化、智能
化方向得到了日新月異的發(fā)展,這就使得化學(xué)傳感器的選擇性和靈
敏度也越來(lái)越好,得到越來(lái)越多人的重視和越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。所
以化學(xué)傳感器法更適合用于肼燃料污染的檢測(cè)。
此報(bào)警系統(tǒng)選擇使用導(dǎo)電聚合物薄膜超敏傳感器,對(duì)于8h暴露時(shí)
間可測(cè)至1×10-9。在1×10-9-1×10-7范圍內(nèi)測(cè)量準(zhǔn)確度可達(dá)±20%。
而且此傳感器可用于劑量計(jì),亦可用于實(shí)時(shí)檢測(cè)。
1.2 系統(tǒng)流程框架設(shè)計(jì)
由肼蒸氣導(dǎo)電聚合物薄膜超敏化學(xué)傳感器對(duì)現(xiàn)場(chǎng)肼蒸汽濃度
數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別與采集,通過(guò)信號(hào)放大電路,將采集來(lái)的信息放大為
模擬電壓信號(hào),通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器將采集來(lái)的信息進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。將
濃度數(shù)據(jù)通過(guò)LCD實(shí)時(shí)顯示,與鍵盤輸入的肼蒸汽報(bào)警濃度數(shù)據(jù)進(jìn)
行比較,若超出預(yù)設(shè)值,則通過(guò)單片機(jī)控制進(jìn)行聲光報(bào)警。
2 報(bào)警系統(tǒng)的軟硬件
2.1 報(bào)警系統(tǒng)硬件選擇
報(bào)警系統(tǒng)的硬件部分按照系統(tǒng)總體框架設(shè)計(jì),選擇合適理想的
各部分硬件,通過(guò)線路及接口進(jìn)行各部件及電路的連接,這樣就能
初步形成此報(bào)警系統(tǒng),以下就進(jìn)一步講解其中主要的幾個(gè)部分。
(1)處理器MSP430G2553。中心處理器使用16位超低功耗混合
信號(hào)的MSP430G2553 作為微控制器,它具有5種節(jié)能模式并集成
了多種功能模塊,由于本系統(tǒng)是一個(gè)實(shí)時(shí)采集顯示系統(tǒng),因此為了
保證系統(tǒng)的快速性,所以選擇外部時(shí)鐘。本系統(tǒng)中采用了8M的外部
晶振,這可以大大提高本系統(tǒng)的運(yùn)行效率,在保證準(zhǔn)確性與靈敏性
的同時(shí)可以更好地保證實(shí)時(shí)性。
(2)肼蒸汽導(dǎo)電聚合物薄膜超敏化學(xué)傳感器。肼蒸汽導(dǎo)電聚合物
薄膜超敏化學(xué)傳感器是一種電化學(xué)傳感器,固體為電解質(zhì)。這類傳
感器以聚四氟磺酸鹽陽(yáng)離子交換膜(Du Pont公司注冊(cè)商標(biāo)為Nation
膜,是四氟乙烯和磺酰氟化乙醚的共聚物)等導(dǎo)電聚合物薄膜作
為支持電解質(zhì)的傳感器。所以比起水溶液電解質(zhì)的傳感器的壽命
長(zhǎng)。
(3)通訊模塊CC1100。本系統(tǒng)采用CCll00無(wú)線芯片,該芯片是基
于0.18微米CMOS晶體的SmartRF 04技術(shù),具有體積小、高靈敏度、
低功耗、可編程控制的基帶調(diào)制解調(diào)器、可選的帶交錯(cuò)的前向誤差
校正等特性。通過(guò)此通訊模塊連接上位機(jī),能夠?qū)z測(cè)的數(shù)據(jù)情況
反映到上位機(jī),然后上位機(jī)能夠根據(jù)所接受到的數(shù)據(jù)情況,通過(guò)通
訊模塊對(duì)單片機(jī)做出響應(yīng)。
2.2 軟件流程設(shè)計(jì)
主程序流程圖如圖1所示,初始化程序包括設(shè)置堆棧指針、分配
內(nèi)存空間、設(shè)置初始變量等。然后系統(tǒng)進(jìn)入采樣程序,通過(guò)傳感器采
集肼蒸汽濃度數(shù)據(jù),接著送入中央處理單片機(jī)與設(shè)定濃度值進(jìn)行對(duì)
比,系統(tǒng)默認(rèn)肼濃度報(bào)警值為0．02,可以通過(guò)鍵入數(shù)值改變?cè)O(shè)定值。
同時(shí)通過(guò)通訊模塊在顯示器上顯示檢測(cè)的濃度值。若檢測(cè)值大于設(shè)
定值,則系統(tǒng)進(jìn)入報(bào)警程序,啟動(dòng)聲光報(bào)警,直到接受到一個(gè)中斷指
令。若檢測(cè)值小于設(shè)定值,則系統(tǒng)再度進(jìn)入檢測(cè)程序。
3 結(jié)語(yǔ)
肼燃料是應(yīng)急啟動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源,其重要性極其重要。但是由于
使用不當(dāng)或者設(shè)備老化等導(dǎo)致肼泄漏的問(wèn)題也日趨突出,作為有毒
氣體,其泄漏極大地威脅了人們的人身安全。本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)采用
低功耗高性能單片機(jī)MSP430為主控,可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)檢測(cè)空氣中的
肼蒸汽的含量,通過(guò)鍵盤可以改變報(bào)警閾值,肼蒸汽濃度超限進(jìn)行
聲光報(bào)警等功能。同時(shí)通過(guò)通訊模塊能夠與上位機(jī)相互響應(yīng),實(shí)現(xiàn)
遠(yuǎn)程監(jiān)控。所以此系統(tǒng)能夠很好的檢測(cè)作業(yè)場(chǎng)區(qū)的肼蒸汽濃度并及
時(shí)報(bào)警,保護(hù)作業(yè)人員的人身安全。
參考文獻(xiàn)
[1]任向紅.肼類燃料與環(huán)境污染[J].內(nèi)蒙古環(huán)境保護(hù),2005,13(4):
36-28.
肼燃料污染自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)研究
劉珉琿 李德權(quán) 黃偉
(空軍勤務(wù)學(xué)院航空四站系 江蘇徐州 221000)
摘要:本文通過(guò)對(duì)肼燃料污染的分析,簡(jiǎn)述現(xiàn)在主要的幾種肼燃料污染檢測(cè)技術(shù),通過(guò)對(duì)其進(jìn)行比較分析后,選擇化學(xué)傳感器檢測(cè)技術(shù)設(shè)計(jì)了肼燃
料污染報(bào)警系統(tǒng),對(duì)其總體框架、硬件設(shè)備及軟件流程進(jìn)行了相關(guān)介紹。通過(guò)此自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)肼燃料作業(yè)場(chǎng)的工作人員就能夠及時(shí)有效的發(fā)現(xiàn)肼燃料
的污染情況,保障肼燃料工作場(chǎng)所人員的健康和安全。
關(guān)鍵詞:肼燃料 污染檢測(cè) 報(bào)警系統(tǒng)
中圖分類號(hào):X50 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1007-9416(2015)08-0075-01
圖1 程序流程圖
收稿日期:2015-07-10

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