气敏测试装置中的气体流速控制模块设计开题报告

1. 研究目的与意义

气体工业是国民经济的基础工业，随着钢铁、石化、炼油以及机械等行业对工业气体的的需求剧增，从而使气体工业有了很大的发展。目前工业气体不但在钢铁和石油化工行业扮演重要的角色，而且已渗透到每个行业。作为切割、焊接的介质，应用于机械加工、玻璃制造、电光源工业、航天、航空、航海、食品、钢铁冶炼、基础建设产业、公路、桥梁、房屋等工业都离不开工业气体。气体对我们社会的影响无处不在，所以就需要监测控制气体。这就需要气体传感器来实现。

气体传感器的本质就是将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。气体传感器是化学传感器的一大门类，从其工作原理、测量技术到所用材料和制造工艺，再到检测对象、应用领域，都是可以构成独立分类标准的，所以目前在气体传感器的分类标准问题上还没有统一的说法，要对其进行严格分类还很困难。下面我们就以其气敏特性来做一个分类：电化学型气体传感器、半导体型气体传感器、固体电解质气体传感器、接触燃烧式气体传感器、光化学型气体传感器等。应用十分广泛的是可燃性气体气敏元件传感器。气体传感器发展迅速的主要原因是人们安全意识的增强、对环境安全性要求的提高和政府相关安全法规的推动。在美国、日本等发达国家，早在上世纪80年代，就已经立法要求安装燃气泄漏报警器。有了气体传感器就需要对其进行测试，测试系统框如下图所示：

2. 研究内容与预期目标

本设计是为了搭建气体传感器测试系统里的流量控制模块，其中最重要的是质量流量控制器。设计中气体流量控制采用七星d07-19b模块从而能设计出一个基于fpga的气体流量控制测试装置。mfc控制输出的流量大小是由按键输入设置控制的。通过设计按钮控制电路控制mfc最后的输出值，并且在lcd屏上输出。mfc自动地将流量恒定在设定值上，即使系统压力有波动或环境温度有变化，也不会使其偏离设定值。mfc输出的模拟信号是由2路0~5v的电压控制的，2路气体的流量是控制在0~200sccm和0~10sccm之间。基于以上，我设计了一种基于fpga控制的气体流速控制模块。本课题的研究内容和预期目标主要有以下几个重要方面：

① . 研究fpga硬件开发环境和软件开发环境，学习基于fpga的设计流程。

② . 研究lcd显示原理及其显示控制。

3. 研究方法与步骤

一、研究方法：

①设计采用fpga为控制核心，控制气体流量控制器输出气体实时流速大小并可以随时采用按键调整流速大小。

②输入到mfc中的模拟量是由dac 8552从数字信号转换为模拟信号的。

4. 参考文献

[1]覃天宇基于数字电路对模拟信号的转化研究论文 贵州师范大学物理与电子科学学院

[2]郭营营lcd1602液晶显示屏盐城卫生职业技术学院

[3]盛象飞 基于fpga的液晶显示控制器的设计与实现 长江大学电子信息学院

5. 工作计划

第1周~第3周：查阅资料，有针对性的学习气体传感器实验系统以及气体流量控制器的相关资料,学习cpld/fpga的工作原理和主要性能，设定设计方案，撰写开题报告。

第4周~第7周：初步编写试验程序，利用计算机中的电路仿真软件进行相关仿真工作。