甲烷浓度检测论文
浅议遥感技术在环境污染监测中的应用论文
1概述
随着我国经济的高速发展,环境污染和生态破坏日益严重,突发性环境污染事故也时有发生。环境监测作为环境管理和污染控制的主要手段之一,正在发挥不可替代的作用。但是,由于我国面积辽阔,地面环境监测网点分散,仅依靠现有的监测台站和传统监测技术方法不能满足连续、动态、宏观、快速监测环境污染的要求,也满足不了及时、准确地做出环境质量报告和污染预报的要求。因此,日益恶化的环境迫切需要实时、快速、宏观、准确的监测技术,以便更加全面准确地反映环境污染对生态系统和人体健康的影响。近年来国内外大量实践表明,遥感技术是获取环境信息的强有力手段,是实现这一目的的极其有效的技术。运用遥感技术监测环境污染及生态环境状况,正确评价环境质量,寻求改善生态环境的途径和措施,具有重要的意义。
遥感技术具有监测范围广、速度快、成本低,且便于进行长期的动态监测等优势,还能发现用常规方法往往难以揭示的污染源及其扩散的状态,因此遥感技术正广泛地应用于监测水污染、大气污染等环境问题。它不仅可以快速、实时、动态、省时省力地监测大范围的环境变化和环境污染,具有其它常规方法不可替代的优越性;也可实时、快速跟踪和监测突发环境污染事件的发生、发展,并及时制定处理措施,减少污染造成的损失。因此,发展我国的环境污染遥感监测技术,建立重大环境事故的预报、预警和应急响应系统,对保护我国环境及发展经济都具有重要作用,能产生巨大的社会、经济和环境效益。
2环境污染遥感监测技术
遥感技术是一种利用物体反射或辐射电磁波的固有特性,远距离不直接接触物体而识别、测量并分析目标物性质的技术。根据所利用的波段,遥感监测技术主要分为可见光、反射红外遥感技术,热红外遥感技术,微波遥感技术三种类型。当前,遥感的应用已深入到农业、林业、渔业、地理、地质、海洋、水文、气象、环境监测、地球资源勘探、城乡规划、土地管理、和军事侦察等诸多领域,从室内的工业测量到大范围的陆地、海洋、大气信息的采集以至全球范围的环境变化的监测。
遥感技术在环境污染监测中的应用发展很快,现在已可测出水体的叶绿素含量、泥沙含量、水温、水色;可测定大气气温、湿度、CO、NOx、CO2、O3、ClOx、CH4等主要污染物的浓度分布;可测定固体废弃物的堆放量、分布及其影响范围等,还可对环境污染事故进行遥感跟踪调查,预报事故发生点、污染面积、扩散程度及方向,估算污染造成的损失并提出相应的对策。近几年来,随着全球环境问题日益突出,具有全球覆盖、快速、多光谱、大信息量的遥感技术已成为全球环境变化监测中一种主要的技术手段。国际上相继提出了一系列的全球环境遥感监测计划,其中主要有美国宇航局(NASA)的对地观测计划(EOS)、欧空局的对地观测计划和日本的对地观测计划等。这些计划将极大地推动环境遥感技术的实用化和遥感技术的发展。
3遥感在环境监测中的应用
水环境污染遥感监测
对水体的遥感监测是以污染水与清洁水的反射光谱特征研究为基础的。总的看来,清洁水体反射率比较低,水体对光有较强的吸收性能,而较强的分子散射性仅存在于光谱区较短的谱段上。故在一般遥感影像上,水体表现为暗色色调,在红外谱段上尤其明显。为了进行水质监测,可以采用以水体光谱特性和水色为指标的遥感技术。
遥感监测视野开阔,对大面积范围里发生的水体扩散过程容易通览全貌,观察出污染物的排放源、扩散方向、影响范围及与清洁水混合稀释的特点。从而查明污染物的来龙去脉,为科学地布设地面水样监测提供依据。在江河湖海各种水体中,污染物种类繁多。为了便于遥感方法研究各种水污染,习惯上将其分为泥沙污染、石油污染、废水污染、热污染和水体富营养化等几种类型。
大气污染遥感监测
大气遥感是利用遥感器监测大气结构、状态及变化。大气遥感器除了测量气温、水蒸汽、大气中的微量成分气体、气溶胶等的三维分布以外,还用来进行风的测量及地球辐射收支的测量等。
影响大气环境质量的主要因素是气溶胶含量和各种有害气体。这些物理量通常不可能用遥感手段直接识别。水汽、二氧化碳、臭氧、甲烷等微量气体成分具有各自分子所固有的辐射和吸收光谱,所以,实际上是通过测量大气的散射、吸收及辐射的光谱而从其结果中推算出来的。通过对穿过大气层的太阳(月亮、星星)的直射光,来自大气和云的散射光,来自地表的反射光,以及来自大气和地表的热辐射进行吸收光谱分析或发射光谱分析,从而测量它们的光谱特性来求出大气气体分子的密度。测量中所利用的电磁波的光谱范围很宽,从紫外、可见、红外等光学领域一直扩展到微波、毫米波等无线电波的领域。大气遥感器分为主动式和被动式,主动方式中有代表性的遥感器是激光雷达,被动式遥感器有微波辐射计、热红外扫描仪等。
4国内发展现状
我国环境污染遥感监测技术发展和应用的主要问题有:①环境污染遥感监测系统和技术方法基本上处于起步阶段。虽然我国的遥感理论、技术和应用发展很快,但与国外相比差距甚大,在环境污染监测中的应用基本还没有开展起来,目前在全国范围内基本上没有建立起环境遥感的监测体系与系统。②对于环境监测而言,传感器的技术性能要求较高,不仅要求传感器能提供高分辨率的探测,而且要求具有全天候、全天时、大范围、多谱段和灵敏度高的特点,这样才能满足环境污染动态、实时、多样的监测需求。当前所用的高分辨率传感器基本上依靠进口,在地面和飞机上测量化学成分的遥感技术还处于实验室的摸索阶段,而在环境污染监测中的应用基本空白。③遥感信息源缺乏。目前我国尚未发射自己的环境污染监测遥感卫星,遥感信息源主要来自于国外的相关卫星资料。同时国际上用于环境监测的遥感商业卫星寥寥无几,从而客观上制约了我国环境遥感监测技术和应用水平的发展。④新型遥感技术在环境污染监测上应用的理论和方法有待探索和发展,缺少环境污染遥感监测体系与系统。
5结论与展望
目前,遥感技术正从单一遥感资料的分析,向多时相、多数据源(包括非遥感资料数据)的信息复合与综合分析过渡;从资源环境静态分布研究,向动态过程监测过渡;从动态监测,向预测、预报过渡;从定性调查、系列制图,向计算机辅助的.数字处理、定量自动制图过渡;从对各种事物的表面性的描述,向内在规律分析、定量化分析过渡。就环境污染遥感监测技术而言,有待于在以下几方面加强研究:
(1)利用环境污染遥感监测技术,建立突发性环境污染事故的实时监测和预警系统。通过集成多种遥感传感器,并结合地面环境监测网站的监测数据,进行多环境参数的自动监测,并实时监测各种指标的时空变化趋势,以便在某些指标刚刚接近警戒线时预报可能出现的危机,确定环境污染事故所在的空间位置,并提供其空间影响范围的模拟和模型方法,为突发性事故管理决策提供信息,实现连续、自动监测和总量控制。如利用环境污染遥感监测技术,通过建立城市大气环境质量预测预报系统,可以对城市大气环境质量状况进行预报,并对可能发生的大气污染事件提出预警。
(2)高性能传感器的研制。重点发展能够选择监测某种或某类优先污染物(如氯苯和硝基苯等)浓度的遥感器。
(3)研制环境污染物的定量遥感监测技术。如利用水面反射光谱测量与水质参数进行回归分析,建立某一谱段上光谱反射率与某些水质参数的函数关系式。一般来说,水质参数中的透明度、固体悬浮物浓度、叶绿素含量和水面混浊度与光谱反射率或卫星影像的密度值之间往往存在比较明显的对应关系。
(4)将环境污染遥感监测技术与GIS(地理信息系统)、GPS(全球定位系统)、ES(专家系统)技术集成。利用环境污染遥感监测集成系统,可以大大提高环境监测的科学性、合理性及智能化程度,从而大大扩展环境监测的应用范围。集成技术应用于环境污染遥感监测中的优越性具体体现如下:遥感监测技术为集成系统提供正确、迅速、宏观的环境污染监测数据,GIS可利用其强大的空间信息管理功能,建立各类有毒、有害、易燃、易爆物质的理化特性数据库,有关自然、经济、社会、生态环境数据库和图形库及模型库,同时可结合地面监测数据,经由GPS提供的精确位置信息,在ES技术支持下对监测数据进行有效的管理、分析和计算并将综合数据以直观、形象的图形化方式输出或显示出来,从而使环境管理者迅速了解和掌握各类突发事故的多发地带、发生频率、潜在事故发生源的时空分布、事故发生后污染物的影响范围及时空变化,更好地实现事故的预防、应急处置和灾后恢复。
当前,我国环境污染遥感监测技术应依托我国的对地观测技术和对地观测系统的发展计划,同时充分利用国际上资源环境卫星系统,开展广泛的国际合作和交流,大力发展我国的环境污染遥感监测技术,并充分利用现有的环境监测网点和常规监测方法,采用遥感技术与地面监测相结合的方法,建立我国的环境污染遥感监测系统。
谈化学实验教学中的安全问题论文
化学是一门以实验为基础的学科。实验教学可以激发学生学习化学的兴趣，帮助学生形成化学概念，获得化学知识和实验技能，培养观察和实验能力，还有助于培养实事求是、严肃认真的科学态度和科学的学习方法。下面是我整理的谈化学实验教学中的安全问题论文，欢迎大家阅览。
摘要：
化学实验是化学教学中的重要环节之一，为了更好地发挥实验应有的作用，实验的安全问题是首要问题。
关键词：
化学实验教学 安全问题
化学是一门以实验为基础的学科。实验教学可以激发学生学习化学的兴趣，帮助学生形成化学概念，获得化学知识和实验技能，培养观察和实验能力，还有助于培养实事求是、严肃认真的科学态度和科学的学习方法。充分认识实验教学在化学教学中的地位和作用，切实采取措施加强实验教学，是提高化学教学质量的重要环节。但是化学实验具有一定的危险性，这并不是一句耸人听闻之言，笔者从事化学教学多年，耳闻目睹了不少化学实验的危险情景，本文拟就化学实验教学中的安全问题谈谈个人的一些粗浅认识，以引起广大师生的注意，避免类似事故的发生。
安全实验的关键是要按照操作规定进行实验，危险也能变为安全。反之，安全也变得不安全。但也不要害怕，也不必满腹恐惧不敢动手实验；要熟悉操作规定，了解反应规律，不懂要问，不可蛮干。否则，在实验过程中一旦发生事故，危及师生的安全，甚至严重致残造成终生不幸，且会影响学生学习化学的兴趣，事关重大，务必高度警惕。实验中请注意下列情况下常常会发生实验事故。
1违反操作规定
违反操作规定而引起的事故最普遍，现罗列常见的错误操作如下：
第一，点燃可燃性气体前必须先检查气体的纯度，否则可能引起爆炸。例如点燃氢气必须先检验纯度。可是，如果你在用锌和盐酸反应制取氢气的演示实验过程中，当锌粒反应完后，打开反应器的塞又装上锌粒，塞上塞就点燃，就会引起仪器爆炸。为什么会发生爆炸事故呢？这是因为你违背了点燃氢气前必须检验纯度的操作规定。
实验过程中打开塞装锌粒跟实验开始时装锌粒相同，反应器里进入了空气，氢气和氧气混合达到氢气的爆炸极限时点燃都会发生爆炸。
第二，在加热液体制取气体时，应加入碎瓷片或沸石以防液体爆沸。例如在制乙烯时在大试管里倒入酒精和浓硫酸，加热时，就会发生液体喷出可能造成伤害事故。为防止这样的事故发生，就必须按实验要求操作。第三，加热制取气体并用排水法收集实验完毕时，应先把导管从水里撤出，再撤酒精灯，如果先撤去了酒精灯，还没来得及取导管，冷水就会沿导管流入气体发生装置以致引起反应器炸裂，这是因为你违背了实验操作而引起的。
第四，制气装置要防止导管堵塞，否则将导致装置内压强增大，液体喷出伤人。
第五，实验中要防止烫伤。例如不能用手握试管加热，蒸发皿和试管加热后要用坩埚钳取放（放在蒸发皿上）。
第六，实验中要注意防止火灾事故发生。易然物要妥善保存，用剩的钠或白磷要立即防回煤油或水中；酒精灯内的酒精量不能多于容积的三分之二；不能用燃着的酒精灯去点燃另一只酒精灯；不能用嘴吹灭酒精灯，万一发生火灾，应选择合适的灭火剂扑火。如少量酒精着火可用湿抹布盖灭，活泼金属着火可用沙土埋灭。
第七，实验中要强调加强学生的环保意识，由于我国公民环境意识较差，这和日趋严重的环境问题不相适应，要提高公民的环保意识，使环境保护成为每个公民的自觉行动，首先就要从学生作起，从课堂做起。例如所有实验废弃物应集中处理或加以回收，不能随意丢弃或倾倒，能相互反应生成有毒气体的废液（如硫化钠溶液和废酸）不能倒入同一废液缸中；涉及有毒气体的实验要做到装置气密性良好并有尾气处理装置，（如实验室制取氯气时，多余的氯气可用氢氧化钠溶液吸收），否则既造成有些药品的`浪费又伤害健康。
2、用药过量发生事故
一些实验虽然剧烈，但试剂量小并无危险，用药量稍大便会发生危险。如钠与水反应时，反应很剧烈，但药量少时并无危险。在做分组实验让学生观察钠与水反应的现象时，投入的钠量一定要适量，不得随意用药，否则就会发生意外事故。
又如：用小苏打和浓硫酸反应做二氧化碳的灭火实验。如果小苏打和浓硫酸用量大，产生气压过大，会冲开胶塞，喷出酸液。像这样，也曾发生过烧坏衣服，腐蚀操作者的手的事故。再如：配制银氨溶液时，应将氨水逐滴滴入盛有硝酸银溶液的试管中，直道最初产生的沉淀恰好溶解为止，如果加入过量的氨水，且不随配随用，久置后再用，溶液中生成了容易爆炸的物质，用时就会引发爆炸事故。此实验要防止加入过量氨水，银氨溶液必须随配随用，不能久置。
3、药品混入杂质
在用氯酸钾和二氧化锰的混合物加热制取氧气时，错把木炭粉当作二氧化锰加入试管与氯酸钾混合，使得药品中混入了可燃性杂质，造成了爆炸事故。因此用药时要认真辨清药品，不得马虎从事。又如：做甲烷的演示实验时，有人没有把空气排净就点燃甲烷气体，产生爆炸事故。此实验应先做甲烷的性质实验，再点燃甲烷气体，以防空气的混入，保证甲烷的纯度，避免爆炸事故的发生。
4、使用失落标签未经鉴定的试剂发生事故
如，在配制溶液时错把硫酸当盐酸使用，造成伤害事故。凡失落标签的试剂一定要检验确定后再使用，以避免伤害事故的发生。
5、实验室空气不流通
在演示氯气、硫化氢、二氧化氮、一氧化碳等有毒气体时，或学生实验可燃性气体（如制氢气、乙烯、乙炔等）时，如果实验室空气不流通，有毒、易燃气体逸散到空气中越积越多，达到一定浓度，会引起师生中毒或其他意外事故。因此实验室应安置通风橱、换气扇等通风设施，必须做到实验室空气流通。
6、学生实验习惯不良引起事故
学生在进入实验室前尽管教师千叮咛，万嘱托，但仍有个别学生出于好奇或者为了一味追求趣味而乱动手摆弄。如将钠偷偷装进自己的口袋导致衣服烧坏甚至烧伤皮肤；做镁条在空气中燃烧的实验时，镁条太长，观察现象的方法不当刺伤了眼睛等现象时有发生。所以在实验中要严格控制反应物的用量，只要能得到正确的有明显的结果，学生能观察到其物质的存在，了解和掌物它的性质就可以了。为安全地进行化学实验教学，实验时一定要做到以下几点：
（1） —切实验一定要按照操作规定进行。
（2） —切实验一定要在预备室准备好，做到实验无误，方可拿到教室或实验室做。
（3）做有毒、可燃性物质实验时，一定要打开门窗，使空气流通或在通风橱中进行。
（4）有可燃性气体参加的实验，在点燃或加热前切勿混入空气或氧化剂。
（5）取用药品时应严格按照实验要求取用，尽量使用微量，只要达到实验效果明显即可；不要取用未经鉴定无标签的试剂，有些常温下易变质的药品要随配随用，不可久置。
（6）没做过的实验要向能者请教或查清资料再做，不要冒然实验。
（7）步骤多的实验，操作顺序要记熟，不可看一步做一步。
（8）实验室要有一定的安全设施。
（9）熟悉实验室事故的急救方法和处理措施。
总之，只要我们了解各种化学实验事故发生的引发原因，遵循操作规程，认真仔细地进行操作，就可避免各种事故的发生，做到安全实验。只有这样才能充分发挥化学实验在化学教学中的重要作用，既传授知识同时又培养了学生的各种能力及严谨的科学态度。
甲烷对人基本无毒，但浓度过高时，使空气中氧含量明显降低，使人窒息。当空气中甲烷达25%-30%时，可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调。若不及时远离，可致窒息死亡。皮肤接触液化的甲烷，可致冻伤。
甲烷毒性：急性中毒，甲烷毒性甚低，接触高浓度甲烷时引起的“甲烷中毒”，实际上是因空气氧含量相对降低造成的缺氧窒息。允许气体安全地扩散到大气中或当作燃料使用。有单纯性窒息作用，在高浓度时因缺氧窒息而引起中毒。空气中达到25～30%出现头昏、呼吸加速、运动失调。
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扩展资料
美国斯坦福大学一项新研究称，将温室气体甲烷转化为二氧化碳（CO2），可作为达成该目标的有效补充手段。研究人员20日在《自然·可持续性》杂志上发表论文指出，将一种温室气体转化为另一种温室气体，这种方案看似违反常理，但却很有效，且有利可图。
甲烷是一种比CO2更活跃的温室气体，其对气候变暖的影响高出CO2许多倍。人类活动是大气甲烷浓度升高的主要原因。2018年，大气中甲烷的浓度达到了工业化前水平的倍，其中约60%是由人类活动产生的，这些排放很难消除。
参考资料来源：/"target="_blank"title="人民网-甲烷转化为CO2或有利于控制气候变化">人民网-甲烷转化为CO2或有利于控制气候变化
参考资料来源：/"target="_blank"title="百度百科-甲烷">百度百科-甲烷
质量当量:1tCH4的GWP值为21tCO2e其中：GWP为增温潜力值，表示对温室效应的贡献大小。补充：根据IPCC的国家温室气体清单指南2006，全球增温潜势计作一吨温室气体在一段时间（如100年）内对一吨二氧化碳的辐射强迫。因此均采用 1tCH4 = 21tCO2e 根据IPCC第2次科学评估报告,等质量甲烷的增温潜力值(GWP)是二氧化碳的21倍(100年).而等物质的量的CH4和CO2的质量比是:16:44所以等物质的量的甲烷和二氧化碳的增温潜势(即你所说的温室效应大小)的比值是:16*21:44因此前者(CH4)大.
甲烷气体检测报警系统论文
甲烷的安装是有一个国标在的，他的爆炸下限是4%VOL，肯定是要设定在4以下的，预防为主！
甲烷传感器作为一个工业安全工具，你知道甲烷传感器的设计原理是什么吗?虽然在生活中我们很少会用到甲烷传感器，但是在煤矿井巷，机电峒室，甲烷传感器每时每刻都在为矿井作业人员和矿的安全保驾护航，当甲烷浓度超限时，甲烷传感器就能自动发出声、光报警。在本文中小编为大家收集了甲烷传感器的设计和工作原理，有兴趣的朋友里看看吧。
功能特点 具有自动调零功能; 标校可靠性更高，性能更稳定，使用更简单方便;采用高分辨率的单片机，测量的数值均准确可靠;开机并具有自动稳零功能;可选择的调试菜单结构，方便调试，操作简单。
原理 一般采用载体催化元件为检测元件。
产生一个与甲烷的含量成比例的微弱信号，经过多级放大电路放大后产生一个输出信号，送入单片机片内A/D转换输入口，将此模拟量信号转换为数字信号。然后单片机对此信号进行处理，并实现显示，报警等功能。
智能甲烷传感器
一.甲烷的敏感元件
二.用敏感元件组成的测量电路
被测
非电量
输出电量
敏感元件
转换元件
转换电路
传感器的组成
辅助电源
三.调节信号电路
四.进行A/D转换
五.采用40-PIN的 PIC16F877A
六.显示电路
七.超出多少纯度，声光报警
发展 甲烷传感器是一种矿用仪器仪表，必须首先满足井下安全生产的规程，但较其他普通传感器又必须有如下主要特点：具有自动调零功能;标校可靠性更高，性能更稳定，使用更简单方便;采用高分辨率的单片机，测量的数值均准确可靠;机并具有自动稳零功能;可选择的调试菜单结构，方便调试，操作简单。现有的甲烷传感器普遍存在着功耗较大、功能单一、精确度不高的缺点，而且采用模拟电路技术，造成系统的抗干扰能力和智能化程度都很低。因此，研制便于携带、多功能、高精度和抗干扰能力强的高可靠性甲烷检测仪具有很大的应用价值。新型的甲烷气体传感器必须具有可靠、稳定、安全的测量井下瓦斯功能，这有这样的传感器才能对预防井下安全事故起到了重要作用，也才具有推广应用的价值。
看完小兔为你收集的甲烷传感器设计原理的这篇文章，你是不是已经对甲烷传感器有了一定了解了呢?原来这小东西竟然还有这么大的用途，在这里小兔要提醒一下朋友们，特别是在工作中能用到甲烷传感器的朋友们，一定要注意，安全无小事，在使用过程中一定要按照说明规范操作，避免给自己带来不必要的安全隐患。
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甲烷报警器适用于煤矿井巷，采掘工作面、采空区、回风巷道、机电峒室等场所连续监测甲烷浓度。当甲烷浓度超限时，能自动发出声、光报警，可供煤矿井下作业人员、甲烷检测人员、井下管理人员等随身携带使用，也可供上述场所固定使用。详情可询厂家苏州鑫动安鑫动安CH4甲烷检测仪/可燃气体探测器AT0502AH产品特点• 采用进口知名厂商传感器，结合先进传感器数字处理系统，测量精度高，稳定性好，抗中毒，抗干扰能力强。• 内置专家软件系统，探测器对于过浓度、短路及断路故障具有自动识别及保护功能。• HBUS四总线技术，无极性设计。• 可选配宽温型LED显示屏及红外遥控装置，可实现现场气体浓度实时显示，及现场调校操作。• 内置一路无源报警输出触点，可外接声光报警，也可输出开关量报警信号。• 可选配多种安装支架，实现抱管、置顶等多种安装模式。
1.甲烷气体属于可燃气体，需要使用可燃气体检测报警器。2.目前国内可燃气体检测报警器所使用传感器最为广泛的是：催化燃烧式的。其特点：输出信号线形好、指数可靠、价格相对合理，与其他非可燃气体无交叉干扰等。3.固定式甲烷检测报警器原理：安装在现场，将现场散布微弱浓度的可燃气体检测出来，并转换成4-20mA的电信号传送给室内的报警控制器，通过室内的报警控制器连续、实时显示被测气体的浓度值，当现场空气可燃气体的浓度达到或超过预置报警值时，报警器立即发出闪光和声音的报警信号，一提醒操作人员提早采取安全措施。4.催化燃烧传感器原理：惠斯通电桥原理，目前采用载体催化元件组成，通过高纯铂丝与催化剂产生化学反应。即利用可燃气体在载体催化元件表面的无焰燃烧所产生的热量，该热量使高纯铂丝温度升高，组织增大，通过检测桥路将这一阻值变化转变成电压信号输出，从而间接测定可燃气体的含量。5.可联系我
酒精浓度检测仪论文
酒精比重计测量甲醇含量 一般要求不高的情况下，按温度20度计算（20度时酒精比重计测出的比重就是甲醇的浓度，）温度每高三度浓度就减去1%，相反每低三度时就加1%。以此类推。酒精浓度测试仪有一种专门通过测量密度的波美计，直接测得波美度在查表换算成酒精浓度测量酒精酒度通常用酒精表，酒精表又称酒精比重计。酒精表是根据酒精浓度不同，比重不同，浮体沉入酒液中排开 酒液的体积不同的原理而制造的。当酒精计放入酒液中时，酒的浓度越高，酒精计下沉也越多，比重也越小；反之，酒的浓度越低，酒精计下沉也越少，比重也越大。 测量浓度时，将部分酒精倒入量筒中，注意不要倒得过满，再把温度表和酒精表放入量筒里不要贴筒壁，稍等片刻，目光平视看准温度与酒度，通过《酒度、温度换算表》，然后查出标准(20℃的酒度)。使用酒精计测量酒度时，应注意：由于表面张力的原因，酒精表面与酒精计长轴的接触处会出现弯月面。因此，我们在读数时，应以水平面为准。 部分产品酒精度不合格。酒精度又叫酒度，是白酒的一个重要理化指标，是指在20℃时，100毫升白酒中含有乙醇（酒精）的毫升数，即体积（容量）的百分数，企业在标签上应向消费者加以明示。
c题 2004年全国大学生数学建模竞赛C题"饮酒驾车"问题的后续研究过程和体会 数学建模竞赛的深化与拓广 罗万成 重庆文理学院数计系 Tel: Email: 组织研究过程 研究已有成果 进一步研究设想 研究后的体会 组织后续研究项目的过程 赛后充分的思考:严禁酒后驾车 现有动力系统模型基本解决驾驶员饮酒量与停驾时间量化分析的交通难题,对驾驶员掌握驾驶时机有意义; 关注相关信息:模型的实际应用是当今社会非常急需,酒后驾车者被视为公路第一杀手 ; 研究切入点:提出了"酒精浓度衰退曲线的应用研究"这一课题; 争取学校支持:借第九届全国大学生"挑战杯"竞赛的契机,向学校有关领导作了积极的介绍. 问题提出 组织后续研究项目的过程 成立课题组:去年11月中旬拟出了调查研究的工作方案 ; 社会调查 :设计了"关于安全饮酒知多少的问卷调查表",于去年12月对我校校区所在的永川市发放了150问卷份; 文献查新 :检索了国内近10年和国外近5年的相关文献,并委托教育部科技查新工作站进行查新; 应用子课题:驾驶员饮酒量与停驾时间量化分析,驾驶员理论培训,肇事时血液中酒精浓度的反推算,车保赔偿 . 调查研究 组织后续研究项目的过程 研究方法思路 实测数据 相关参数 修正模型 拟合 实际应用 完善模型 组织后续研究项目的过程 确定模型参数:模型中的参数通过血液中酒精浓度(blood alcohol concentration,BAC)的实测数据拟合获得,得到的参数是否准确,决定模型是否具有强健性和可应用性,需准确获得个体BAC的衰减数据 ; 第一次测试 :3月中旬,AT200便携式酒精检测仪,检测了20名健康男性志愿者; 第二次测试 :5月中旬,重庆市公安局刑警总队科技处用岛津GC-16A气相色谱仪,检测了30名健康志愿者,做了近900个BAC样测试 . BAC测试 组织后续研究项目的过程 主要研究工作完成后,我们将研究初步结果送到前面提及的相关单位专家手中,听取他们的意见.他们是本项目涉及到的实际应用领域的执行者和评判者.确切地说,他们的意见对我们进一步如何完善模型是非常有积极意义的.根据他们对该研究初步结果提出的宝贵意见,我们综合分析后,找到进一步深化,提高,拓广研究的途径. 应用反馈 组织后续研究项目的过程 根据专家意见,我们对在交通执法中的一大难题,肇事时体内酒精浓度的反推算问题方面再作了一些深入的研究.此外,由于呼吸式酒精测试仪的局限性和误差,我们大胆提出应用于机动车辆的手持感应酒精测试仪的研制设想,并提出将该模型方法用于其它手工操作的机械业,以及在医学,农学,养殖业等其他领域的相关研究设想,进一步完善模型的相关内容. 完善模型 后续研究研究已有成果 课题组在赛后继续研究中不断努力,力挫艰难困苦,并得到校内外力量的友好帮助和支持,项目研究任务基本完成,目前已得到了社会和科技界的一些认同. ●赵一鸣 副主任法医师,重庆市公安局刑警总队技术处副处长,重庆市法医学会秘书长,二级法医官. 实验严谨,结论有明显的对比性.对于酒精在人体内的代谢浓度,有较完整数据. 针对课题组织了有代表性的调查问卷.对于酒后驾驶的安全性,保险对酒后肇事的赔付等有着指导作用. 对于法医学中所用的血中乙醇浓度反推生前饮酒量有意义. 尤其对于学数学的大学生能够在应用领域做出这种课题,更为难能可贵 . ●邱有宽 重庆市公安局交通管理局,交通警察总队事故处副处长,交通事故伤残评定中心负责人. 在"严禁酒后驾车","酒后驾车肇事不予赔偿"的规定和现实之间寻求一种合情合理又合法的新途径,提出了"安全饮酒"的新概念. "酒后安全驾车时刻表",对于有效地预防和避免交通事故的发生有着一定的积极意义. 研究提供了更科学,数字化地判断驾驶员是否应该驾车的依据,有利于解决驾驶员饮酒量与停驾时间量化分析的交通执法难题. 作品《酒精浓度衰退曲线的应用研究》获得"第九界全国大学生挑战杯"重庆赛区特 等 奖 进一步研究设想 通过研究后的思考,认为结论对社会实践有较好的意义,对交通司法有一定的帮助; 但模型研究中存在一个重要的假设,即酒精在各人体中的吸收,消除速率基本相同,该假设在小概率事件; 人对酒精的吸收与代谢的各项个体差异显著,尤其是乙醇脱氢酶的个体差异非常显著; 提出以下研究设想. 对吗 进一步研究设想 动力系统模型中考虑乙醇脱氢酶因素; 探讨驾驶员反应曲线与安全驾车的关系. 研究后的体会 在赛区和全国组委会的关心和指导下,我们对该后续研究项目经过9个多月的探究,于今年6月底初步结题.通过这次实践,我们认为虽然工作难度大,但研究具有较好的意义和价值,同时也体会到在研究中需把握住一些关键环节,这是研究工作顺利开展的保障. 研究后的体会 论文不可避免地存在着一些不妥或不完善之处,严重制约着其成果的应用和推广(推销). 将获得一些解决实际问题的重要方法和理论依据: 1)数学科学技术的转化,直接投身国家相关建设科技和社会服务; 2)激励学生以后对数学和数学建模的学习; 3)通过加工,然后融入数学模型或其它数学主干课程中去,有利于当代大学生的数学素质的提高,有利于大学数学教学改革的进一步拓展. 研究意义 研究后的体会 选题恰当,学校支持,社会和科技界认同是研究工作实施途径中的三个关键环节,其中科技界和社会的理解,认同和支持尤其重要,只有他们的友好帮助,我们的研究才能得以顺利进行. 关键环节 致谢:叶其孝教授,姜启源教授去年研制了"饮酒驾车"问题,应该说我们的工作是建立在两位专家创造性劳动基础之上的.同时本项目在研究过程中得到叶其孝教授,姜启源教授,任善强教授的关心,鼓励,支持和指导,在此一并致谢!
在食品工业、酿酒行业、石化和工矿企业、环境检测、公安交通管理、社会公用事业等一些国民经济生产和人们工作生活的领域和场合中，常常需要检测特定环境中酒精气体的浓度，以确保工厂企业环境安全和人民生命财产安全[1-4]。如监控酒精生产车间和石化厂的酒精浓度，可以避免工厂起火和爆炸事故的发生；监测工矿企业场地的酒精浓度，能避免工作人员出现酒精中毒等恶性事故；检测司机体内酒精含量，可以防止驾驶人员酒后驾车，减少恶性交通事故的发生。因此，研制酒精气体浓度检测仪具有十分广阔的现实和潜在的市场需求，并具有十分重要的意义。传统的酒精气体检测仪因传感器性能、电路设计、数据处理算法等原因，存在着气体选择性不高、抗干扰性能差、智能化程度低、仪器操作复杂、无法实时保存和调看数据等突出问题[3-4]。鉴于此，笔者设计和研制了一种无线智能酒精浓度探测仪，弥补了传统酒精检测仪器的缺点和不足。
1 系统总体方案
该酒精浓度探测仪由发送端和接收端两部分组成，其原理框图分别如图1和图2所示。发送端主要包括酒精浓度传感器与A/D转换电路、STC90C52RC单片机、浓度阈值设置与声音报警电路、语音播报电路、LCD显示电路和无线收发电路六部分；接收端由无线收发电路、STC90C52RC单片机、数据接口通信电路和上位计算机组成。
2 系统硬件电路设计
传感器电路与A/D转换电路
TGS2620为日本费加罗(FIGARO)公司生产的一款可以探测气体中酒精浓度的半导体气体传感器，具有灵敏度高、功耗低、寿命长、成本低等特点[5-6]。其电路连接如图3所示，其中，RH为加热器电阻，室温下时为83±8 Ω；RS为传感器电阻，其阻值和还原性气体浓度之间的数学关系为：
通过检测VRL就可以确定出待测气体浓度C。
电路中运放OP07接成电压跟随器形式，对传感器和后级电路进行隔离，减小电源波动和外界因素对采样数据的影响。ICL7660是MAXIM公司生产的小功率极性反转电源转换器，作用是将+5 V电源变换成-5 V电源为OP07供电。其中，CC2采用漏电小、介质损耗低的10 μF钽电容，以提高电源转换效率。TLC1549是TI公司生产的10位分辨率逐次逼近型ADC芯片，具有自动采样和保持、可按比例量程校准转换范围、抗噪声干扰功能，在满刻度时总误差最大仅为±1 LSB。
LCD显示、阈值设置与声音报警电路
16×2个字符液晶显示模块DM-162显示报警阈值和酒精浓度值。为了减少单片机I/O口的使用数量和简化电路结构，采用间接控制(4位数据总线)方式，接口电路如图4上部分所示。初始化时，需写入28H指令码将8位总线转为4位数据接口方式。管脚BLA、BLK和VL分别是液晶背光源正极、负极和显示对比度调整端，RS、E分别是寄存器选择端、读/写信号线和使能端。
酒精浓度阈值设置和声音报警电路如图4下部分所示。当设置键S1按下时，进入阈值设置(初始阈值为500 ppm)界面，再按下键S2或S3，对阈值作增加或减小操作，步长为20 ppm。阈值设置好后写入STC90C52RC单片机片内5 KB EEPROM的第一扇区2000H和2001H地址中，使系统重启不必重新设置。若酒精浓度值大于阈值，将口线置为低电平，三极管8550驱动蜂鸣器发声音报警。
语音播报电路
采用华邦(Winbond)公司的ISD2560语音录放集成芯片作酒精浓度值播放，电路如图5所示。话筒采用差分形式接入到片内前置放大器的MIC端和MIC REF端，以抵消噪声和提高输入共模抑制比。扬声器接成双端输出形式，输出功率为单端用法时功率的4倍。单片机的P2口、和口线分别与地址线A0~A9相连，用来设定ISD2560片内480 KB EEPROM(地址为0H~257H)中存储语音段的起始地址，录音和放音功能均从该起始地址开始，录音过程中信息段地址自动增加。本系统在ISD2560中需录入语音信息有：“当前酒精浓度值为”、“零”、“一”、“二”、“三”、“四”、“五”、“六”、“七”、“八”、“九”、“十”、“百”、“千”、“点”、“ppm(浓度单位)”。由于ISD2560的语音录放时间为60 s，按每秒3个汉字计算，则可录放180个汉字，因此满足播报要求。此外，通过、和口线可以配置ISD2560的操作模式[7-8](地址为300H~3FFH)。口线分别用来控制语音芯片的片选、芯片的开关、录音/放音模式选择。口用来判断芯片的存储空间是否已经填满或者信息存储是否溢出。由于录音时在每个信息段结尾处自动插入标志，当放音遇到该标志时产生宽约为 ms的负脉冲。用口检测到此脉冲的上升沿后才播放另一段录音，避免语音播放不连续。
无线收发电路
系统采用NORDIC公司生产的工作于 5 GHz的ISM频段的单片无线收发器芯片nRF24L01完成无线数据的收发工作，nRF24L01的最高传输速率为2 Mb/s，电路如图6所示。稳压芯片 V将5 V输入电压转换成 V给nRF24L01供电。nRF24L01与单片机接口为四线SPI方式，CSN、SCK、MOSI、MISO管脚分别是SPI的片选使能线、时钟线、数据输入线、数据输出线。IRQ为中断信号线(低电平有效)，接至单片机的外部中断管脚，单片机主要是通过该接口线与nRF24L01进行通信并判断数据接收和数据发送是否完成。CE为芯片的RX/TX模式选择线。IREF为参考电流输入端，通过22 kΩ电阻接地。管脚ANT1和ANT2给天线提供平衡的RF输出，通过后接的简单射频网络匹配电路获得单端50 Ω的阻抗输出。网络匹配电路在发送模式时阻止谐波，在接收模式时克制本地振荡漏出。VDD_PA管脚输出 V电压，给片内功率放大器提供电源。
数据接口通信电路
接收端的计算机与单片机间的通信由串行USB接口集成电路CH340T完成，如图7所示。CH340T支持或者通信，具有仿真接口，并且可以升级外围串口设备，支持常用的MODEM联络信号，支持IRDA规范的SIR红外通信，提供RS23RS48RS422接口等功能。CH340T内置有独立的收发缓冲区，支持通信波特率50 b/s～2 Mb/s的单工、半双工、全双工等异步串行通信。图7中，在CH340T芯片的发送脚TXD上反接一个二极管1N4001，防止该引脚将电流倒灌到单片机；在接收引脚RXD上加一个300 Ω的限流电阻来防止单片机对CH340T倒灌电流；从而避免电流倒灌导致不需要供电工作的另一方芯片继续工作。
3 系统软件设计
下位机软件设计
下位机的程序开发和调试是在Keil μVision4集成开发环境下进行的，包括发送端和接收端的软件设计。
发送端软件设计
发送端软件流程如图8所示。单片机上电后进行系统初始化，完成单片机内部系统变量的初始化以及TLC154DM-16ISD2560和nRF24L01等外部设备的初始设置；然后延时大约5 min，预热传感器TGS2620，保证传感器工作正常；程序初始化结束后，系统进入监控状态。若报警阈值设置键按下，进入报警限设置模式；若录音键按下，进入录音模式；然后启动A/D转换获取采样数据，作滤波处理、标度变换和系统误差校正后得到被测酒精浓度值。该值与报警阈值比较，若结果是“大于”或“等于”，启动蜂鸣器发声程序，作声音报警，提示酒精浓度超标；接着该值在DM-162液晶模块上实时显示；最后判断放音键是否按下。若按下则根据酒精浓度值查找ISD2560中对应语音信息的存储地址开始放音；放音结束后，该值由nRF24L01发送程序发送到接收端；待发送完成后，采集、显示和发送新一轮的酒精浓度数据。
发送端软件应用了防脉冲干扰平均滤波法[9]对A/D采样数据作预处理。其原理是：连续采样K次，然后对这K个采样数据进行比较，去除其中的最大值和最小值，计算剩下的K-2个数据的算术平均值作为采样有效值。该方法融合了中位值滤波法和算术平均滤波法的优点，既可去掉脉动性质的干扰，又可消除偶然出现的脉冲性干扰引起的采样值偏差。为加快计算速度，设计数字滤波器时K=10。
为了提高系统的实时性，软件中采用分段线性插值法[10-11]作标度变换。过程如下：(1)按传感器TGS2620的标定曲线，将该曲线进行非等距分段(曲率变化大(小)时，样点距离取小(大))，选取各分段点坐标(VRLi，Ci)(i=0，1，…，M)，其中：VRLi和Ci分别为不同样点时传感器输出电压值和对应浓度值；(2)计算相邻样点间的拟合直线斜率ki=(Ci+1-Ci)/(VRLi+1-VRLi)(i=0，1，…，M-1)；(3)将M组坐标数据(VRLi，Ci)和对应斜率ki存储于单片机片内EEPROM的第二扇区(地址为2200H~23FFH)中；(4)每采集到一个电压值VRL即查询EEPROM表，找出VRL所在区间(VRLi，Ci)~(VRLi+1，Ci+1)，取出该区间(VRLi，Ci)和ki数据，用线性插值公式C=Ci+ki(VRL-VRLi)计算出当前酒精浓度值C。
将采集到的N个样本数据(xi，yi)代入式(5)中即得到系数a、b的值，并存入单片机的内存单元中。系统测量时，将标度变换后的酒精浓度测量值x代入误差校正方程y=ax+b中，即可得到校正后的酒精浓度值y，从而达到消除系统误差的目的。
接收端软件设计
接收端单片机的软件流程如图9所示。接收端开机上电后，程序初始化设置nRF24L01和串口，然后进入监控场景。当nRF24L01接收到一帧完整的酒精浓度数据后，立即通过串口发送到上位机。接收端单片机与PC之间数据交互采用异步通信模式。独立波特率，串口协议设置为：波特率9 600 b/s，8 bit数据位，1 bit停止位，无校验位。
上位机软件设计
上位机用户界面采用通用的基于对象的程序设计语言Microsoft Visual Basic 开发，实现酒精浓度数据的接收、显示和保存。软件用到了串行通信控件MSComm。MSComm控件是Microsoft公司提供的Windows下串行通信编程的ActiveX控件，通过对此控件的属性和事件进行相应的编程操作，即可轻松地实现串行通信。串口通信协议与接收端完全相同。上位机软件的程序流程如图10所示。
4 系统测试
为了检验本系统的测量性能，采用无水乙醇和纯净水按照一定体积比配制标准的酒精溶液作为被测量对象，测试结果如表1所示。其中：单位ppm=μg/mL表示1 mL酒精溶液中含酒精的质量。由测量结果可以看出，测试数据覆盖传感器的量程，测试最大相对误差小于±2%，优于同类设计产品[3-5]。
为了获得本仪器发送端与接收端的最大无错误率的通信距离，在室外进行了nRF24L01随距离的错误率(临界区间)测试实验，结果如表2所示。其中，每米的错误率是10次试验后计算得到的平均值。可见，nRF24L01的传输距离可达到100 m，略高于RFID、ZIGBEE和蓝牙等无线通信技术[12]。
5 主要技术指标
本仪器主要技术指标如下：(1)测量范围：50~5 000 ppm；(2)灵敏度(传感器电阻变化率)：；(3)测量精度：≤±2%；(4)传输距离：≤100 m；(5)工作电源：DC+5 V；(6)工作环境温度：-40 ℃~+70 ℃；(7)工作环境相对湿度：0~85％RH。
6 结束语
本文设计研制了一种基于STC90C52RC单片机、TGS2620酒精传感器和nRF24L01无线通信芯片的酒精浓度探测仪。该仪器现已投入到成都市某小型酿酒厂酒池的实际生产中。现场工作情况表明：系统运行正常，工作可靠；系统具有气体选择性和灵敏度高、稳定性好、智能化程度高、通信距离远、功耗低、抗工业干扰能力强、性价比优异等优点。该仪器可以应用于食品加工行业、工矿企业、石油和化学工业、环境检测与保护、社会公用事业、高空作业人员、公安交通管理（如酒后驾车、交通警察执法）等需要现场检测或无线遥测酒精气体浓度的场合中，市场应用前景广阔、推广价值较高。
参考文献
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[12] 佚名.各种主流无线通信技术[EB/OL].(2018-05-11)[2019-07-03]..
胡仕兵，陈子为
(成都信息工程大学 电子工程学院，四川 成都610225)
酒精浓度检测论文百度文库
在食品工业、酿酒行业、石化和工矿企业、环境检测、公安交通管理、社会公用事业等一些国民经济生产和人们工作生活的领域和场合中，常常需要检测特定环境中酒精气体的浓度，以确保工厂企业环境安全和人民生命财产安全[1-4]。如监控酒精生产车间和石化厂的酒精浓度，可以避免工厂起火和爆炸事故的发生；监测工矿企业场地的酒精浓度，能避免工作人员出现酒精中毒等恶性事故；检测司机体内酒精含量，可以防止驾驶人员酒后驾车，减少恶性交通事故的发生。因此，研制酒精气体浓度检测仪具有十分广阔的现实和潜在的市场需求，并具有十分重要的意义。传统的酒精气体检测仪因传感器性能、电路设计、数据处理算法等原因，存在着气体选择性不高、抗干扰性能差、智能化程度低、仪器操作复杂、无法实时保存和调看数据等突出问题[3-4]。鉴于此，笔者设计和研制了一种无线智能酒精浓度探测仪，弥补了传统酒精检测仪器的缺点和不足。
1 系统总体方案
该酒精浓度探测仪由发送端和接收端两部分组成，其原理框图分别如图1和图2所示。发送端主要包括酒精浓度传感器与A/D转换电路、STC90C52RC单片机、浓度阈值设置与声音报警电路、语音播报电路、LCD显示电路和无线收发电路六部分；接收端由无线收发电路、STC90C52RC单片机、数据接口通信电路和上位计算机组成。
2 系统硬件电路设计
传感器电路与A/D转换电路
TGS2620为日本费加罗(FIGARO)公司生产的一款可以探测气体中酒精浓度的半导体气体传感器，具有灵敏度高、功耗低、寿命长、成本低等特点[5-6]。其电路连接如图3所示，其中，RH为加热器电阻，室温下时为83±8 Ω；RS为传感器电阻，其阻值和还原性气体浓度之间的数学关系为：
通过检测VRL就可以确定出待测气体浓度C。
电路中运放OP07接成电压跟随器形式，对传感器和后级电路进行隔离，减小电源波动和外界因素对采样数据的影响。ICL7660是MAXIM公司生产的小功率极性反转电源转换器，作用是将+5 V电源变换成-5 V电源为OP07供电。其中，CC2采用漏电小、介质损耗低的10 μF钽电容，以提高电源转换效率。TLC1549是TI公司生产的10位分辨率逐次逼近型ADC芯片，具有自动采样和保持、可按比例量程校准转换范围、抗噪声干扰功能，在满刻度时总误差最大仅为±1 LSB。
LCD显示、阈值设置与声音报警电路
16×2个字符液晶显示模块DM-162显示报警阈值和酒精浓度值。为了减少单片机I/O口的使用数量和简化电路结构，采用间接控制(4位数据总线)方式，接口电路如图4上部分所示。初始化时，需写入28H指令码将8位总线转为4位数据接口方式。管脚BLA、BLK和VL分别是液晶背光源正极、负极和显示对比度调整端，RS、E分别是寄存器选择端、读/写信号线和使能端。
酒精浓度阈值设置和声音报警电路如图4下部分所示。当设置键S1按下时，进入阈值设置(初始阈值为500 ppm)界面，再按下键S2或S3，对阈值作增加或减小操作，步长为20 ppm。阈值设置好后写入STC90C52RC单片机片内5 KB EEPROM的第一扇区2000H和2001H地址中，使系统重启不必重新设置。若酒精浓度值大于阈值，将口线置为低电平，三极管8550驱动蜂鸣器发声音报警。
语音播报电路
采用华邦(Winbond)公司的ISD2560语音录放集成芯片作酒精浓度值播放，电路如图5所示。话筒采用差分形式接入到片内前置放大器的MIC端和MIC REF端，以抵消噪声和提高输入共模抑制比。扬声器接成双端输出形式，输出功率为单端用法时功率的4倍。单片机的P2口、和口线分别与地址线A0~A9相连，用来设定ISD2560片内480 KB EEPROM(地址为0H~257H)中存储语音段的起始地址，录音和放音功能均从该起始地址开始，录音过程中信息段地址自动增加。本系统在ISD2560中需录入语音信息有：“当前酒精浓度值为”、“零”、“一”、“二”、“三”、“四”、“五”、“六”、“七”、“八”、“九”、“十”、“百”、“千”、“点”、“ppm(浓度单位)”。由于ISD2560的语音录放时间为60 s，按每秒3个汉字计算，则可录放180个汉字，因此满足播报要求。此外，通过、和口线可以配置ISD2560的操作模式[7-8](地址为300H~3FFH)。口线分别用来控制语音芯片的片选、芯片的开关、录音/放音模式选择。口用来判断芯片的存储空间是否已经填满或者信息存储是否溢出。由于录音时在每个信息段结尾处自动插入标志，当放音遇到该标志时产生宽约为 ms的负脉冲。用口检测到此脉冲的上升沿后才播放另一段录音，避免语音播放不连续。
无线收发电路
系统采用NORDIC公司生产的工作于 5 GHz的ISM频段的单片无线收发器芯片nRF24L01完成无线数据的收发工作，nRF24L01的最高传输速率为2 Mb/s，电路如图6所示。稳压芯片 V将5 V输入电压转换成 V给nRF24L01供电。nRF24L01与单片机接口为四线SPI方式，CSN、SCK、MOSI、MISO管脚分别是SPI的片选使能线、时钟线、数据输入线、数据输出线。IRQ为中断信号线(低电平有效)，接至单片机的外部中断管脚，单片机主要是通过该接口线与nRF24L01进行通信并判断数据接收和数据发送是否完成。CE为芯片的RX/TX模式选择线。IREF为参考电流输入端，通过22 kΩ电阻接地。管脚ANT1和ANT2给天线提供平衡的RF输出，通过后接的简单射频网络匹配电路获得单端50 Ω的阻抗输出。网络匹配电路在发送模式时阻止谐波，在接收模式时克制本地振荡漏出。VDD_PA管脚输出 V电压，给片内功率放大器提供电源。
数据接口通信电路
接收端的计算机与单片机间的通信由串行USB接口集成电路CH340T完成，如图7所示。CH340T支持或者通信，具有仿真接口，并且可以升级外围串口设备，支持常用的MODEM联络信号，支持IRDA规范的SIR红外通信，提供RS23RS48RS422接口等功能。CH340T内置有独立的收发缓冲区，支持通信波特率50 b/s～2 Mb/s的单工、半双工、全双工等异步串行通信。图7中，在CH340T芯片的发送脚TXD上反接一个二极管1N4001，防止该引脚将电流倒灌到单片机；在接收引脚RXD上加一个300 Ω的限流电阻来防止单片机对CH340T倒灌电流；从而避免电流倒灌导致不需要供电工作的另一方芯片继续工作。
3 系统软件设计
下位机软件设计
下位机的程序开发和调试是在Keil μVision4集成开发环境下进行的，包括发送端和接收端的软件设计。
发送端软件设计
发送端软件流程如图8所示。单片机上电后进行系统初始化，完成单片机内部系统变量的初始化以及TLC154DM-16ISD2560和nRF24L01等外部设备的初始设置；然后延时大约5 min，预热传感器TGS2620，保证传感器工作正常；程序初始化结束后，系统进入监控状态。若报警阈值设置键按下，进入报警限设置模式；若录音键按下，进入录音模式；然后启动A/D转换获取采样数据，作滤波处理、标度变换和系统误差校正后得到被测酒精浓度值。该值与报警阈值比较，若结果是“大于”或“等于”，启动蜂鸣器发声程序，作声音报警，提示酒精浓度超标；接着该值在DM-162液晶模块上实时显示；最后判断放音键是否按下。若按下则根据酒精浓度值查找ISD2560中对应语音信息的存储地址开始放音；放音结束后，该值由nRF24L01发送程序发送到接收端；待发送完成后，采集、显示和发送新一轮的酒精浓度数据。
发送端软件应用了防脉冲干扰平均滤波法[9]对A/D采样数据作预处理。其原理是：连续采样K次，然后对这K个采样数据进行比较，去除其中的最大值和最小值，计算剩下的K-2个数据的算术平均值作为采样有效值。该方法融合了中位值滤波法和算术平均滤波法的优点，既可去掉脉动性质的干扰，又可消除偶然出现的脉冲性干扰引起的采样值偏差。为加快计算速度，设计数字滤波器时K=10。
为了提高系统的实时性，软件中采用分段线性插值法[10-11]作标度变换。过程如下：(1)按传感器TGS2620的标定曲线，将该曲线进行非等距分段(曲率变化大(小)时，样点距离取小(大))，选取各分段点坐标(VRLi，Ci)(i=0，1，…，M)，其中：VRLi和Ci分别为不同样点时传感器输出电压值和对应浓度值；(2)计算相邻样点间的拟合直线斜率ki=(Ci+1-Ci)/(VRLi+1-VRLi)(i=0，1，…，M-1)；(3)将M组坐标数据(VRLi，Ci)和对应斜率ki存储于单片机片内EEPROM的第二扇区(地址为2200H~23FFH)中；(4)每采集到一个电压值VRL即查询EEPROM表，找出VRL所在区间(VRLi，Ci)~(VRLi+1，Ci+1)，取出该区间(VRLi，Ci)和ki数据，用线性插值公式C=Ci+ki(VRL-VRLi)计算出当前酒精浓度值C。
将采集到的N个样本数据(xi，yi)代入式(5)中即得到系数a、b的值，并存入单片机的内存单元中。系统测量时，将标度变换后的酒精浓度测量值x代入误差校正方程y=ax+b中，即可得到校正后的酒精浓度值y，从而达到消除系统误差的目的。
接收端软件设计
接收端单片机的软件流程如图9所示。接收端开机上电后，程序初始化设置nRF24L01和串口，然后进入监控场景。当nRF24L01接收到一帧完整的酒精浓度数据后，立即通过串口发送到上位机。接收端单片机与PC之间数据交互采用异步通信模式。独立波特率，串口协议设置为：波特率9 600 b/s，8 bit数据位，1 bit停止位，无校验位。
上位机软件设计
上位机用户界面采用通用的基于对象的程序设计语言Microsoft Visual Basic 开发，实现酒精浓度数据的接收、显示和保存。软件用到了串行通信控件MSComm。MSComm控件是Microsoft公司提供的Windows下串行通信编程的ActiveX控件，通过对此控件的属性和事件进行相应的编程操作，即可轻松地实现串行通信。串口通信协议与接收端完全相同。上位机软件的程序流程如图10所示。
4 系统测试
为了检验本系统的测量性能，采用无水乙醇和纯净水按照一定体积比配制标准的酒精溶液作为被测量对象，测试结果如表1所示。其中：单位ppm=μg/mL表示1 mL酒精溶液中含酒精的质量。由测量结果可以看出，测试数据覆盖传感器的量程，测试最大相对误差小于±2%，优于同类设计产品[3-5]。
为了获得本仪器发送端与接收端的最大无错误率的通信距离，在室外进行了nRF24L01随距离的错误率(临界区间)测试实验，结果如表2所示。其中，每米的错误率是10次试验后计算得到的平均值。可见，nRF24L01的传输距离可达到100 m，略高于RFID、ZIGBEE和蓝牙等无线通信技术[12]。
5 主要技术指标
本仪器主要技术指标如下：(1)测量范围：50~5 000 ppm；(2)灵敏度(传感器电阻变化率)：；(3)测量精度：≤±2%；(4)传输距离：≤100 m；(5)工作电源：DC+5 V；(6)工作环境温度：-40 ℃~+70 ℃；(7)工作环境相对湿度：0~85％RH。
6 结束语
本文设计研制了一种基于STC90C52RC单片机、TGS2620酒精传感器和nRF24L01无线通信芯片的酒精浓度探测仪。该仪器现已投入到成都市某小型酿酒厂酒池的实际生产中。现场工作情况表明：系统运行正常，工作可靠；系统具有气体选择性和灵敏度高、稳定性好、智能化程度高、通信距离远、功耗低、抗工业干扰能力强、性价比优异等优点。该仪器可以应用于食品加工行业、工矿企业、石油和化学工业、环境检测与保护、社会公用事业、高空作业人员、公安交通管理（如酒后驾车、交通警察执法）等需要现场检测或无线遥测酒精气体浓度的场合中，市场应用前景广阔、推广价值较高。
参考文献
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[12] 佚名.各种主流无线通信技术[EB/OL].(2018-05-11)[2019-07-03]..
胡仕兵，陈子为
(成都信息工程大学 电子工程学院，四川 成都610225)
测量酒精酒度通常用酒精表，酒精表又称酒精比重计。酒精表是根据酒精浓度不同，比重不同，浮体沉入酒液中排开酒液的体积不同的原理而制造的。当酒精计放入酒液中时，酒的浓度越高，酒精计下沉也越多，比重也越小；反之，酒的浓度越低，酒精计下沉也越少，比重也越大。测量浓度时，将部分酒精倒入量筒中，注意不要倒得过满，再把温度表和酒精表放入量筒里不要贴筒壁，稍等片刻，目光平视看准温度与酒度，通过《酒度、温度换算表》，然后查出标准(20℃的酒度)。使用酒精计测量酒度时，应注意：由于表面张力的原因，酒精表面与酒精计长轴的接触处会出现弯月面。因此，我们在读数时，应以水平面为准
测量酒精酒度通常用酒精表，酒精表又称酒精比重计。酒精表是根据酒精浓度不同，比重不同，浮体沉入酒液中排开酒液的体积不同的原理而制造的。当酒精计放入酒液中时，酒的浓度越高，酒精计下沉也越多，比重也越小；反之，酒的浓度越低，酒精计下沉也越少，比重也越大。测量浓度时，将部分酒精倒入量筒中，注意不要倒得过满，再把温度表和酒精表放入量筒里不要贴筒壁，稍等片刻，目光平视看准温度与酒度，通过《酒度、温度换算表》，然后查出标准(20℃的酒度)。使用酒精计测量酒度时，应注意：由于表面张力的原因，酒精表面与酒精计长轴的接触处会出现弯月面。因此，在读数时，应以水平面为准。
可燃气体浓度检测论文
: with the development of social economy, buildings, structures the diversity of applied materials, all kinds of industry and the development of science and technology, flammable material increased, together with people living environment and lifestyle changes, increasing the risk of fire, fire, the fire caused the number of casualties and economic loss increase gradually. Fire is harmful to human survival as the enemy of, more and more attention by people. With the increasing of the high-rise building, fire hidden trouble increase. Once the fire, and will be of the lives and property of the people do great harm, so people begin to seek a kind of early detection method of fire, in order to control and extinguish fire, reduce loss, and safeguarding the safety of the introduction of the development of science and technology, electronic technology to become effective means of the safety aspects of, many, many of the safety aspects of electronic products, is the life of people's right-hand man. This design using single chip computer technology with A/D conversion chip constructed A flammable gas detection alarm. When environment flammable or poisonous gas leak, when gas alarm detect combustible gas concentration reach the point of alarm Settings, flammable gas alarm will be issued a warning signal to remind workers to take security measures. This paper firstly introduces the design flammable gas detection alarm the main way and the advantage of single-chip microcomputer system; And then introduced the flammable gas detection alarm design process, and the hardware and software design of the system, and gives the software program design detailed steps, including each module of the program design and the whole system commissioning and simulation steps, the design USES MQ-2 gas sensor as flammable gas the signal acquisition tools, the collected simulation voltage quantity after ADC0809 into digital signals. Single chip ADC0809 collection to the digital signal after calculation, if combustible gas concentration reach the point of single chip set alarm when will drive LED and a buzzer issued a warning signal. In no RanQiTi, some unknown risk, alarm can human control key change fire alarm initial value.
可燃性气体检测报警器的检测原理主要有催化燃烧型、电化学型、热导型、半导体型和红外吸收型等.采样方式有扩散式和吸入式.主要结构由检测元件、放大电路、报警系统、显示器等组成.按安装方式分类主要有固定式和便携式两种,用于检测盒报警该环境中单种或多种可燃气体的浓度. 可燃性气体探测器可连续检测工作场所环境中可燃性气体最低爆炸极限以下的浓度（以下简称“浓度”）.仪表输出与空气总爆炸气体浓度成正比的信号,该信号可方便的引入DCS、PLC或其他数据采集系统.它广泛应用于石油天然气、石油化工、化工、冶金、油库等存在可燃性气体的各个行业,是保证工厂安全与人身安全的理想的监测仪表. 接触燃烧式检测报警仪一般以氧化铝为载体,与钯、钍一类的氧化催化剂混合以后,涂在铂金属丝上,然后烧制成线圈装在探头内,探头为铜或不锈钢制成的烧结金属圆桶,该线圈作为平衡电桥的一个灵敏检测臂.探头内还有一根铂金属线圈,作为电桥的另一补偿臂. 当电流通过铂金属丝时,将其加热到一定的温度,电桥处于平衡状态,当有可燃性气体与催化剂接触时,则在表面发生无焰燃烧,燃烧热使铂金属丝温度升高,其电阻值也相应增大,电桥失去平衡,电桥输出与可燃气体浓度有相应关系的不平衡电压,此电压经过放大后,驱动报警电路（开关电路）输出报警、指示信号,也可送到二次仪表或DCS进行显示. 半导体式检测器的检测元件是在金属氧化物内,埋入两根测量电极,安装在现场探头内,作为平衡电桥的一个灵敏测量臂. 由于金属氧化物对可燃性气体有吸附作用,当有可燃性气体通过检测元件的表面时,被金属氧化物吸附,其电阻值随可燃性气体浓度的变化而变化,从而使电桥失去平衡,输出和可燃性气体浓度成比例的不平衡电压.此电压经过放大后,驱动报警电路（开关电路）输出报警、指示信号,也可送到二次表或DCS进行显示.