一種新型高可靠性甲烷傳感器的原理與設(shè)計(jì)

　　5 誤差討論

　　5.1 工作電壓帶來的誤差

　　由傳感器測(cè)量電路輸出電壓推導(dǎo)公式可知,在對(duì)輸出電壓線性化時(shí)忽略了二次項(xiàng),因此存在著非線性誤差,這個(gè)誤差可以在單片機(jī)中采用模糊數(shù)學(xué)補(bǔ)償?shù)姆椒ㄟM(jìn)行消除。在A /D ( TLC2543)轉(zhuǎn)換通道中,基準(zhǔn)電壓的波動(dòng)可導(dǎo)致不可預(yù)測(cè)的誤差甚至錯(cuò)誤結(jié)果。這種誤差的消除方法只有在基準(zhǔn)電壓輸入端采用精密電源芯片,使電壓值穩(wěn)定在準(zhǔn)確值2.5 V。

　　5.2 算法誤差

　　設(shè)計(jì)中乘除法采用4字節(jié)的定點(diǎn)算法,數(shù)字表示范圍是: 0～4 294 967 295。計(jì)算結(jié)果的相對(duì)誤差在0.9 ×10-4 ,所以計(jì)算精度可以得到保證。最終的相對(duì)誤差在0.3%以下。

　　6 結(jié)論

　　(1)處理芯片的升級(jí),滿足0%～4%甲烷濃度測(cè)量。在此范圍之中測(cè)量誤差在0.3%以內(nèi)。甲烷濃度超出安全值準(zhǔn)確報(bào)警,同時(shí)可測(cè)量和顯示環(huán)境溫度。

　　(2)傳統(tǒng)儀表功能擴(kuò)展:日歷、時(shí)鐘顯示,紅外遙控芯片使用和硬件看門狗電路。

　　(3)測(cè)量?jī)x表自動(dòng)化程度高,無需大量手工操作?？膳cPC機(jī)進(jìn)行通信,為礦井環(huán)境數(shù)據(jù)庫的建立,從而分析井下環(huán)境走勢(shì)提供了必要條件。尤其是儀表的紅外芯片的使用方便了調(diào)試和使用。

　　(4)實(shí)現(xiàn)了低功耗,高可靠性,操作方便。正常工作情況下處于充電,備用電池在現(xiàn)場(chǎng)斷電情況下自動(dòng)切換。

　　在目前的試用中,對(duì)該傳感器的設(shè)計(jì)反映很好,它能夠可靠、穩(wěn)定、安全的測(cè)量井下瓦斯,對(duì)于預(yù)防井下安全事故起到了重要作用,具有推廣應(yīng)用價(jià)值。