基于虚拟仪器的可燃气体检测报警系统

1、基于虚拟仪器的可燃气体检测报警系统一、设计目标：采用传感器装置检测可燃气体浓度信号，通过计算机LabVIEW编程,完成一整套可燃气体检测报警系统。设计包括系统的数据采集启停，系统时间延迟控制、浓度数据采集、数据预处理、浓度平均值和标准差分析、浓度数据的统计、数据的波形图表显示和数值显示、浓度越线报警功能，由模块化的设计思想最终实现浓度采集的整体系统设计。二、设计原理如图3-1所示为本次设计的总体框图。气敏传感器QM-NG1采集得到浓度信息，采集卡采集到传感器得到的信息数据后，通过I/O通道与LabVIEW软件连接，通过LabVIEW软件设计，最终实现数据的分析，处理，报警等功能，完成可燃气体浓

2、度检测系统的整体设计。资料.图3-1浓度检测设计总框图三、设计内容1、硬件设计本设计采用气敏传感器QM-NG1。QM-NG1是采用目前国际上工艺最成熟，生产规模最大的Sn02材料作为敏感基体制作的广谱性气体传感器。该产品的最大特点是对各种可燃性气体以及有毒气体具有高度的敏感性。如图4-1为气敏传感器原理图。元件工作时需要通电预热一段时间，在元件没有接触气体时，其电导率急剧增加，约1分钟达到稳定后可正常使用，这段变化在设计电路时可采用延时处理解决。元件在接触标定气体后负载电阻两端的电压以较快的时间上升，在气体离去后，电压值会逐渐下降恢复。因此可以通过数资料.据采集卡NIPCI-6221检测压值（

3、0-5V）的大小，根据电压值与气体浓度值的对应公式，可以将其转换成相应的浓度值，从而得到浓度值的大小。+5V412.2KRT图4-1气敏传感器QM-NG1工作原理图2、软件设计如图4-3所示为整体系统的前面板设计，图4-4为前面板的数据显示部分,图4-5为程序框图设计。设计包括系统的控制、浓度数据采集、数据预处理、浓度平均值和标准差分析、浓度数据的显示与统计、浓度越线报警模块。资料.资料.图4-3系统设计前面板QLb,F-口aafl-0r0nfl0a|oo|cg00D0D000Id口！n-09一a0EH0|口OaflgaqL电0Q0卜丁00H丁9|oD0000o匚1。C-000仁02_pC0d

4、口00.5-1:qQa口10口D0u05gQ口|口卜LC-0J1?Qb00DIPp|okkRQFaHnEH丁占0DDP0丁口图4-4系统前面板数据显示模块目卜if西心19拄件WL用停止困访屋鲁律明”塞爆炭I!，注HBO国平热IH11回一曜曲防亚:忸变工珏|：8：|图4-5系统程序框图设计1、系统控制模块如图4-6为系统控制模块前面板设计图4-6系统控制前面板如图4-7为控制模块程序框图。通过事件结构的应用，设定“确定按钮值改变”或者“取消按钮值改变”时执行事件结构中相应程序。当按下“开始采集”按钮资料.时，事件结构控制运行指示灯亮，从而输入到条件结构为真值，条件结构程序执行；当按下“停止采集”

5、按钮时，事件结构控制运行指示灯灭，输入到条件结构的判断值为假，从而程序暂停运行；当按下“停止”按钮时，while循环条件不成立,程序停止运行。通过“定时一一时间延迟控件”放置延迟时间函数，并用输入控件给其设定延迟时间，从而可以控制系统每隔设定的时间进行一次浓度数据采集。图4-7系统控制模块程序框图2、浓度数据采集如图4-8所示，通过程序Ig图中的“测量I/ODAQ助手”建立DAQ数据采集通道，配置DAQ采集通道与硬件采集通道匹配，选择电压采集，根据采集到电压的大小，通过线性变换转换成相应浓度值的大小，此处将采集到的电压值(0-5V)放大20倍，对应浓度为0-100Ppm。资料.回图4-8数据采

6、集模块程序框图3、数据预处理采用数据预处理模块，将采集到的数组数据转换成离散的数据，方便浓度显示等模块的调用。此模块采用数组子集函数，取出数字最低位数字，并通过数据类型强制转换函数，将只有一个数据长度的数组类型转换成单个双精度数据类型，通过数据显示控件和进度条显示燃气浓度。通过一维数组循环移位函数和For循环中的移位寄存器将每个数据依次移到最低位输出。图4-9为数据预处理程序框图设计。囤嗯燃气法度图4-9一维数组向二维数组转换程序框图4、浓度平均值和标准差分析图4-10为浓度数据分析的前面板资料.图4-10平均值，标准偏差显示模块如图4-11所示，选择“数学一一概率与统计一一标准差与方差”，输

7、入采集到的气体浓度值，可得到所采集数据的平均值与标准差，并将其在数值显示控件及垂直进度条中显示出来。U8|一人*臣坛唱2后准偏差图4-11平均值，标准偏差显示模块程序框图5、浓度数据的统计与显示图4-12为浓度数据统计的前面板，图4-13为数据的数组显示部分前面板资料.图4-12浓度数据直方图前面板京祟密书小二：$不5舒用$.用板其；31：7,-AIp.*7d|77；7.W5.春吟:主*啊?如正以；三瑶Hrje；&界】_勺*1L.吃工总_|多工1三|逑坞_1白些_1瓦373_匹二曰与|Zz5il17T7|Z.7S17-37_.j工!工的*合工工4岁j1门Mi5m批1氏霹，H-加，工得.工号R户国川卜印照工蟀(7|7.i=J；7与p.：42卜3叩配兄?卜及三JK5$工也,6.西5H5.3.*=：fflEkv*怙口二具匕口以事奇知图5-2浓度数据显示结果。六、实验感想本次实验我掌握了气敏传感器的工作