基于ARM的高阻智能气敏传感器的研制

随着国民经济的飞速发展和生活水平的不断提高，气敏传感器在在食品工业、环境检测、工农业质量控制、医疗卫生等方面得到了广泛的应用。随着气体检测要求的提高，气体传感器及其识别技术已成为国际上的研究热点。因此，成本低廉、性能良好的气敏传感器已经成为测量领域的新方向。 基于以上背景，在了解气敏传感器的气敏机理及气敏传感器的工作原理的前提下，本课题设计了一种新型的气体浓度测量装置。该装置以ARM7 为内核的LPC2131 作为微处理器，利用其强大的数据计算处理能力及控制能力,设计出了显示气体浓度值的测试电路。 此外由于因LPC2131 内部集成了多种硬件电路接口，有效地降低了成本，减小了装置体积。 本测量装置的设计主要包括硬件和软件两大部分。硬件部分由三部分组成：ARM 系统模块电路设计、信号采集电路、液晶显示模块组成。软件部分的设计包括：通道选择程序设计、A/D 转换程序设计、信号处理程序（算法）、液晶模块程序设计、以及PC 端应用程序设计。 本装置是根据气敏元件的阻值随着外界气体浓度的变化而变化的基本原理来搭建硬件电路的，但是根据实验数据可知，由硬件电路采集到的电信号与气体浓度之间并非线性的对应关系，因此在一些有高精度、高速度要求的场合，不能简单地采用常规的查表法来获得浓度值，而需要采用一套高效的算法来实现高精度的转换。本装置采用的是由孙以材教授提出的归十法和规范化多项式拟合相结合的算法。该算法的运算过程很简单，但精度很高，很适合本装置使用。 经过实际的测量，本装置可对外界气体浓度进行准确的测量，精度保持误差在± 1.5％以内。本装置具有高灵敏度、小型、简单、低耗等优点。

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