论文总字数：22876字

摘 要

我国是煤炭使用大国，在煤化行业不断发展的时代背景下，它所产生的副产品焦炉煤气也在快速发展，比如用于煤气发电，汽车动力等，有的甚至融入到我们的平常的生活中，给人们的生活带来了大便捷。在煤气回收系统中氧气含量的多少直接影响系统的安全。焦炉煤气中氧气的含量一旦到达临界值就会引起巨大爆炸，不仅危害人身安全还造成了经济的损失。所以对回收系统中的氧气含量的检测就显得尤为重要。

课题是设计焦炉煤气氧含量在线分析的数据采集系统。叙述了该氧分析仪数据采集系统的硬件电路设计及软件驱动。硬件电路部分主要包括：压力传感器的硬件电路和顺磁氧传感器的硬件电路接口及相关外围电路。主芯片选用工业级芯片STM32F407。用顺磁氧传感器作为主要检测手段，该传感器的基本原理是利用氧气的顺磁性质，氧气的磁化率与温度的关系进行测量的。它既能测量微量氧的也能测量恒定的氧，同时具有反应快速、灵敏度高等特点。最后为了确保仪器的稳定性和可靠性，在模拟工作环境的基础上进行了压力补偿实验。

关键词：焦炉煤气 顺磁氧传感器 数据采集

Design of Data Acquisition System for On - line Analysis of Coke Oven Gas Oxygen Content

Abstract

China is a country with abundent coal resources.With the continuous development of the coal industry,the by-product coke oven gas,which China produces, is also developing rapidly.Coke oven gas is used such as for gas power generation, automobile power, and even into our ordinary life, which brings a great convenience to people's lives. The amount of oxygen in the coke oven gas recovery system directly affects the safety of the recovery system. Oxygen content in the coke oven gas once reaches the critical value will cause an explosion, it not only does harm to personal safety but also causes economic losses.So the detection of the oxygen content in the recovery system is particularly important.

The subject is to design an on-line analysis of data acquisition system of coke oven gas oxygen content . This paper describes the hardware circuit design and software driving of the oxygen analyzer data acquisition system.The hardware part mainly includes the hardware circuit of the pressure sensor and the hardware circuit interface of the paramagnetic oxygen sensor. The main chip use the industrial chip STM32F407. We used paramagnetic oxygen sensor as the main means of detection.The basic principle of the sensor is using the paramagnetic nature of oxygen and the relationship between oxygen magnetic susceptibility and temperature to measure the oxygen content.It can measure both trace oxygen and constant oxygen, at the same time,it has a fast response and high sensitivity.Finally, in order to ensure the stability and reliability of the instrument, we carried out the stress compensation experiment on the basis of the simulated working environment.

Keywords：Coke oven gas; Paramagnetic oxygen sensor; Data collection

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题研究背景及意义 1

1.2国内外研究现状 2

1.2.1在线分析仪器的现状 2

1.2.2氧传感器的现状 3

1.3分析仪器的发展方向 4

1.4课题研究内容 5

第二章 数据采集系统及传感器的简介 6

2.1数据采集系统的发展 6

2.2顺磁氧传感器简介 6

2.2.1顺磁氧传感器检测的基本思路 6

2.2.2顺磁氧传感器的特性 7

2.2.3测量时的注意事项 7

第三章 氧分析数据采集系统的硬件设计 9

3.1氧分析仪数据采集系统的总体结构 9

3.2主芯片的选择和部分电路的设计 10

3.2.1主芯片的选择 10

3.2.2 复位电路的设计 10

3.2.3内部晶振电路 11

3.2.4 SWD下载电路设计 11

3.3数字电源模块 12

3.4实时时钟模块设计 13

3.5数字传感器通讯接口电路 14

3.6压力补偿电路设计 14

第四章 氧含量在线分析仪的软件设计 16

4.1 A/D采样模块驱动程序设计 16

4.2顺磁氧传感器信号采集驱动的设计 18

4.2.1顺磁氧传感器Pm1158的通讯协议简介 18

4. 2.2顺磁氧传感器信号采集驱动程序设计 20

第五章 焦炉煤气氧含量在线分析仪实验结果分析 27

5.1仪器标定 27

5.2 压力补偿实验分析 27

5.3 氧分析仪准确性测试数据分析 28

第六章 总结与期望 30

6.1 总结 30

6.2 展望 30

参考文献 32

致谢 34

附录：焦炉煤气氧含量在线分析数据采集的硬件图 35

第一章 绪论

1.1课题研究背景及意义

焦化是目前我国煤炭行业化工转化的主要方式之一。在煤碳的生产利用中，占据最大比重的是炼焦用煤。我国在20年前的焦煤产量就突破7000万吨，位居世界之首。而到了2016年，我国焦煤产量达33.6亿t，耗煤43.6亿t。中国焦煤的年产量占全球的50%，是世界第一焦煤生产和使用大国。

请支付后下载全文，论文总字数：22876字