ОПТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТАНА С АППАРАТНО-ПРОГРАММНОЙ КОМПЕНСАЦИЕЙ ТЕМПЕРАТУРНОГО ДРЕЙФА
Електронний архів E-archive DonNTU – (Electronic archive Donetsk National Technical University)
Переглянути архів Інформація| Поле | Співвідношення | |
| Title |
ОПТИЧЕСКИЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТАНА С АППАРАТНО-ПРОГРАММНОЙ КОМПЕНСАЦИЕЙ ТЕМПЕРАТУРНОГО ДРЕЙФА
Оптичний вимірювач концентрації метану з апаратно-програмною компенсацією температурного дрейфу Optical measuring of methane concentration with hardware and software compensation for temperature drift |
|
| Creator |
Вовна, А.В.
Вовна, О.В. Зори, А.А. Зорі, А.А. Zori, А.А. Vovna, A.V. |
|
| Subject |
измеритель
метан компенсация температура погрешность вимірювач компенсація похибка measurer methane compensation temperature accuracy |
|
| Description |
In the conditions of coal mines and in the presence of an aggressive environment, a large number of destabilizing factors affecting the result of measurements (temperature, dust, humidity, etc.) do not allow creating a fast gas analysis meter with necessary accuracy and performance. This problem can be solved using the latest systems of optical control of methane concentration in underground workings of coal mines, based on modern information and measurement technology. Consequently, the development and implementation of optical measuring instruments for monitoring the concentration of gas components in real-time is an important issue. We designed and implemented an experimental model of optical methane concentration meter. The sample consists of measuring and compensating optical channels used to implement a compensation algorithm for dusty coal mine atmosphere. The sample also includes analog measurement channels, which have: driver for LEDs; synchronous detector; normalizing amplifier with analog temperature drift compensation LEDs. Measuring information arrives on a 4-channel 12-bit analog-to-digital converter with recording data to a PC via USB port (Arduino DUE). The paper provides a method for hardware and software compensation for temperature drift of the optical measuring instrument, which is used for hardware compensation as the temperature-sensitive element LED, the voltage drop on which is proportional to the temperature change. To implement the program of compensation we used conversion temperature characteristics of experimental sample output voltage measuring channels. Hardware and software implementation of the developed method has allowed increasing its accuracy, the additional error of methane concentration measurement caused by changes in temperature was not more than +-0.09 vol.% , which is 4.5 times less than the required value for the development of technical specifications for the meter (less than +- 0.4 vol.%). At the same time, in the range of measurement of methane concentration from 0 to 4 vol.% basic absolute error should not exceed +-0.2 vol.%, and an additional error – twice the basic error of measurement.
Разработан и реализован экспериментальный образец оптического измерителя концентрации метана. Предложен способ аппаратно-программной компенсации температурного дрейфа оптического измерителя, в котором использован для аппаратной компенсации в качестве температурно-чувствительного элемента светодиод, а для программной – датчик температуры. Аппаратно-программная реализация разработанного способа позволила повысить его точность: величина дополнительной погрешности измерения концентрации метана обусловленной изменением температуры составила не более +-0,09 об.%, что в 4,5 раза меньше требуемого значения по техническому заданию на разработку измерителя (не более +-0,4 об.%). При этом, в диапазоне измерения концентрации метана от 0 до 4 об.% основная абсолютная погрешность не должна превышать +-0,2 об.%, а дополнительная погрешность – удвоенного значения основной погрешности измерения. Розроблений та реалізований експериментальний зразок оптичного вимірювача концентрації метану. Запропонований спосіб апаратно-програмної компенсації температурного дрейфу оптичного вимірювача, в якому використаний для апаратної компенсації в якості температурно-чутливий елементу світлодіод, а для програмної – датчик температури. Апаратно-програмна реалізація розробленого способу дозволила підвищити його точність: величина додаткової похибки вимірювання концентрації метану, яку обумовлено зміною температури склала не більш+-0,09 об.%, що в 4,5 рази менше необхідного значення за технічним завданням на розробку вимірювача (не більш +-0,4об.%). При цьому, в діапазоні вимірювання концентрації метану від 0 до 4 об.% основна абсолютна похибка не повинна перевищувати +-0,2 об.%, а додаткова похибка – подвоєного значення основної похибки вимірювання. |
|
| Date |
2014-08-26T13:22:42Z
2014-08-26T13:22:42Z 2014 |
|
| Type |
Article
|
|
| Identifier |
Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: Обчислювальна техніка та автоматизація. Випуск 1(26). - Донецьк: ДонНТУ, 2014. - 234 с
2075-4272 http://ea.donntu.edu.ua/handle/123456789/27296 |
|
| Relation |
Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: Обчислювальна техніка та автоматизація. Випуск 1(26). - Донецьк: ДонНТУ, 2014. - С. 178-188.;
|
|
| Publisher |
ДонНТУ
|
|