一種新型高可靠性甲烷傳感器的原理與設計

　　5 誤差討論

　　5.1 工作電壓帶來(lái)的誤差

　　由傳感器測量電路輸出電壓推導公式可知,在對輸出電壓線(xiàn)性化時(shí)忽略了二次項,因此存在著(zhù)非線(xiàn)性誤差,這個(gè)誤差可以在單片機中采用模糊數學(xué)補償的方法進(jìn)行消除。在A(yíng) /D ( TLC2543)轉換通道中,基準電壓的波動(dòng)可導致不可預測的誤差甚至錯誤結果。這種誤差的消除方法只有在基準電壓輸入端采用精密電源芯片,使電壓值穩定在準確值2.5 V。

　　5.2 算法誤差

　　設計中乘除法采用4字節的定點(diǎn)算法,數字表示范圍是: 0～4 294 967 295。計算結果的相對誤差在0.9 ×10-4 ,所以計算精度可以得到保證。最終的相對誤差在0.3%以下。

　　6 結論

　　(1)處理芯片的升級,滿(mǎn)足0%～4%甲烷濃度測量。在此范圍之中測量誤差在0.3%以?xún)?。甲烷濃度超出安全值準確報警,同時(shí)可測量和顯示環(huán)境溫度。

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

　　(3)測量?jì)x表自動(dòng)化程度高,無(wú)需大量手工操作?？膳cPC機進(jìn)行通信,為礦井環(huán)境數據庫的建立,從而分析井下環(huán)境走勢提供了必要條件。尤其是儀表的紅外芯片的使用方便了調試和使用。

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

　　在目前的試用中,對該傳感器的設計反映很好,它能夠可靠、穩定、安全的測量井下瓦斯,對于預防井下安全事故起到了重要作用,具有推廣應用價(jià)值。