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肼燃料污染自動報警系統(tǒng)研究

文檔作者：劉珉琿李德權黃偉文檔來源：空軍勤務學院航空四站系		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年05月11日
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應用研究數(shù)字技術
與應用
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肼燃料具有中等毒性,是潛在致癌物,如果重復暴露在肼類燃
料氣氛中,會損害人的肝腎;暴露在高濃度氣氛中,則會使人痙攣,
以至死亡。其次,肼類燃料由于沸點低、蒸汽壓高,在空氣中極易形
成爆炸性混合物,引起爆炸事故。因此必須對作業(yè)場所的肼類蒸氣
濃度進行檢測并及時報警,以便能及時發(fā)現(xiàn)污染并保障人員的健康
和安全。
1 報警系統(tǒng)總體框架設計
1.1 肼燃料檢測技術的選擇
現(xiàn)在檢測空氣中肼燃料污染的方法有很多,有經典的化學分析
法,檢測管法,儀器分析法和化學傳感器法等。前3種方法均需采樣,
然后再進行測定,過程繁瑣,不適合連續(xù)測定,不能實時準確的反饋
肼蒸汽的濃度,而傳感器檢測技術則具有選擇性強,靈敏度高,誤差
小,檢測快速以及可連續(xù)等突出優(yōu)點,更適合肼蒸汽濃度的檢測。而
且近年來,隨著納米材料科學和微電子技術的快速發(fā)展,新原理、新
技術、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,這就使得化學傳感器的選擇性和靈
敏度也越來越好,得到越來越多人的重視和越來越廣泛的應用。所
以化學傳感器法更適合用于肼燃料污染的檢測。
此報警系統(tǒng)選擇使用導電聚合物薄膜超敏傳感器,對于8h暴露時
間可測至1×10-9。在1×10-9-1×10-7范圍內測量準確度可達±20%。
而且此傳感器可用于劑量計,亦可用于實時檢測。
1.2 系統(tǒng)流程框架設計
由肼蒸氣導電聚合物薄膜超敏化學傳感器對現(xiàn)場肼蒸汽濃度
數(shù)據(jù)進行識別與采集,通過信號放大電路,將采集來的信息放大為
模擬電壓信號,通過A/D轉換器將采集來的信息進行模數(shù)轉換。將
濃度數(shù)據(jù)通過LCD實時顯示,與鍵盤輸入的肼蒸汽報警濃度數(shù)據(jù)進
行比較,若超出預設值,則通過單片機控制進行聲光報警。
2 報警系統(tǒng)的軟硬件
2.1 報警系統(tǒng)硬件選擇
報警系統(tǒng)的硬件部分按照系統(tǒng)總體框架設計,選擇合適理想的
各部分硬件,通過線路及接口進行各部件及電路的連接,這樣就能
初步形成此報警系統(tǒng),以下就進一步講解其中主要的幾個部分。
(1)處理器MSP430G2553。中心處理器使用16位超低功耗混合
信號的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)是一個實時采集顯示系統(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)的運行效率,在保證準確性與靈敏性
的同時可以更好地保證實時性。
(2)肼蒸汽導電聚合物薄膜超敏化學傳感器。肼蒸汽導電聚合物
薄膜超敏化學傳感器是一種電化學傳感器,固體為電解質。這類傳
感器以聚四氟磺酸鹽陽離子交換膜(Du Pont公司注冊商標為Nation
膜,是四氟乙烯和磺酰氟化乙醚的共聚物)等導電聚合物薄膜作
為支持電解質的傳感器。所以比起水溶液電解質的傳感器的壽命
長。
(3)通訊模塊CC1100。本系統(tǒng)采用CCll00無線芯片,該芯片是基
于0.18微米CMOS晶體的SmartRF 04技術,具有體積小、高靈敏度、
低功耗、可編程控制的基帶調制解調器、可選的帶交錯的前向誤差
校正等特性。通過此通訊模塊連接上位機,能夠將檢測的數(shù)據(jù)情況
反映到上位機,然后上位機能夠根據(jù)所接受到的數(shù)據(jù)情況,通過通
訊模塊對單片機做出響應。
2.2 軟件流程設計
主程序流程圖如圖1所示,初始化程序包括設置堆棧指針、分配
內存空間、設置初始變量等。然后系統(tǒng)進入采樣程序,通過傳感器采
集肼蒸汽濃度數(shù)據(jù),接著送入中央處理單片機與設定濃度值進行對
比,系統(tǒng)默認肼濃度報警值為0．02,可以通過鍵入數(shù)值改變設定值。
同時通過通訊模塊在顯示器上顯示檢測的濃度值。若檢測值大于設
定值,則系統(tǒng)進入報警程序,啟動聲光報警,直到接受到一個中斷指
令。若檢測值小于設定值,則系統(tǒng)再度進入檢測程序。
3 結語
肼燃料是應急啟動的動力來源,其重要性極其重要。但是由于
使用不當或者設備老化等導致肼泄漏的問題也日趨突出,作為有毒
氣體,其泄漏極大地威脅了人們的人身安全。本文設計的系統(tǒng)采用
低功耗高性能單片機MSP430為主控,可以實現(xiàn)實時檢測空氣中的
肼蒸汽的含量,通過鍵盤可以改變報警閾值,肼蒸汽濃度超限進行
聲光報警等功能。同時通過通訊模塊能夠與上位機相互響應,實現(xiàn)
遠程監(jiān)控。所以此系統(tǒng)能夠很好的檢測作業(yè)場區(qū)的肼蒸汽濃度并及
時報警,保護作業(yè)人員的人身安全。
參考文獻
[1]任向紅.肼類燃料與環(huán)境污染[J].內蒙古環(huán)境保護,2005,13(4):
36-28.
肼燃料污染自動報警系統(tǒng)研究
劉珉琿 李德權 黃偉
(空軍勤務學院航空四站系 江蘇徐州 221000)
摘要:本文通過對肼燃料污染的分析,簡述現(xiàn)在主要的幾種肼燃料污染檢測技術,通過對其進行比較分析后,選擇化學傳感器檢測技術設計了肼燃
料污染報警系統(tǒng),對其總體框架、硬件設備及軟件流程進行了相關介紹。通過此自動報警系統(tǒng)肼燃料作業(yè)場的工作人員就能夠及時有效的發(fā)現(xiàn)肼燃料
的污染情況,保障肼燃料工作場所人員的健康和安全。
關鍵詞:肼燃料 污染檢測 報警系統(tǒng)
中圖分類號:X50 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2015)08-0075-01
圖1 程序流程圖
收稿日期:2015-07-10

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