PDF《? - Ray Absorption Method》

2 仪器检测和控制系统设计 该仪器包括飘尘采样系统、采样流量控制系统、自射线吸收 闪烁计数器 、仪器测控系统,如图 l 所示 . 闪烁体 外置气泵 主板 数据采集板 空气切割器及采样头 进气管路 检测仪 机箱 图1可吸入颗粒物检测仪系统组成框图 空气中的可吸入颗粒物(即飘尘)在检测仪控制的外置气泵 的吸力作用下经由空气切割器及采样头进入与检测仪相连的进 气口,在单位时间内吸入的飘尘将全部积累在位于进气口处的

40 Instrument Technique and Sensor Sep.2011 专用洁净滤纸上,这是飘尘取样过程;

在飘尘取样完成后,将C'4 放射源、移到滤纸收集飘尘部位的上方,收集到的飘尘的浓度通 过上述.射线吸收和强度衰减 的原理以及闪烁体计数器进行探 测、记数和测量. 2.

1 系统硬件电路设计 如图

2 所示,检测仪测控系统的硬件电路是以基于 X86 CPU 的PC104 总线工控机主板作为测控核心;

以PC104 总线数 据采集板 PM516 作为数据采集电路;

以自制的测控接 口 板作为 测控信号输入输出接口电路构成的 . 图2可吸入颗粒物检测仪测控系统硬件电路框图 系统由闪烁体计数器、数据采集分配子系统、人机接口、 温度压力流量测控子系统、运动执行机构构成 . (1)闪烁体计数器由 C '4 放射源、闪烁体、光电倍增管和闪 烁计数板构成 . (2) 数据采集分配系统由主板、数据采集板、测控接口电 路构成 . 主板是测量控制的核心;

数据采集板 PM516 实现了模 拟、数字、脉冲信号的输入输出,为工业级数据采集板, 二者 均采用 PCI04 总线产品;

测控接口电路实现数据采集板输入输 出数据信号的变换、放大、驱动等功能 . (3) 人机接口子系统由 LCD 屏、键盘接口电路、矩阵键 盘电路组成 . 用于实现测 量控 制参数设置、手动控制、系统测 试、数据显示等功能 . (4) 温度压力流量测控子系统,由温度传感器 Pt100 、压力 传感器、气泵、针式流量调节阀组成 . 仪器通过 PtlOO 同时检 测管道内部以及进气口温度,实现气体流量的温度补偿;

为保 证灰尘取样时气体体积流量的稳定性,设计了 一种采用针式流 量调节阀和增量式 PID 控制算法的气体体积流量闭环控制系 统,通过对环境大气压力和管道内负压的测量实现流量的计算 显示,并采用针式流量调节阀实现气体体积流量的恒值控制 . (5) 运动执行机构由光电开关、直流减速电机、机械传动 装置构成. 实现了 C'4 放射源、气嘴以及纸带等部件的位置检 测和定位控制功能 . 2.2 系统测控软件设计 图3为系统主控流程图 . 根据可吸人颗粒物检测仪的实际测量与控制要求,测控软 件系统包括下述几个功能模块 . (1)系统总控模块 .该模块实现系统初始化 、 对各子模块 调度等功能.针对多任务调度的实时性要求,采用基于环形任 参数设置界面显示 参数信息处理 |闪烁体计数器测试| 图3系统主控流程图 压力流量温度 标定和校准 模拟量和数字量 输入输出测试 务队列数据结构和动态任务优先级的实时多任务调度算法,实 现了系统中多任务的实时 、 可靠调度运行 . (2) 系统参数设置模块.该模块实现了操作人员管理、历 史数据查询 、颗粒物浓度参数异常范围设置、机构故障状态标 记和告警设置、压力流量温度上下限设定和告警设置等功能 . (3) 可吸入颗粒物浓度实时测算模块 . 该模块根据获取的 .粒子计数值 I 和ι,通过采用数据均值滤波、计数值 I 和10 比 值及其自然对数、可吸入颗粒物浓度值校准、数据分段样条拟 合等计算过程,实现了可吸入颗粒物浓度准确和实时计算测 取. (4) 内烁体计数器测试模块 . 该模块具备在不同测试状态 下对日粒子计数值 I 和10 进行测试的功能,测试状态主要包括 校准膜片输入测试状态、洁净滤纸输入测试状态、不同采样时 间间隔吸尘滤纸输入测试状态等 . (5) 压力流量温度标定和校准模块.包括压力标定校准、 流量标定校准以及温度标定校准