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基于单片机空气PM2.5浓度检测系统设计.doc 现在的人们对PM2.5已经变得更加的熟悉了。了解它的危害以后,监测PM2.5已经变得具有非常重要的意义,尤其是小型便携式的让能够让我们我们随时随地的对空气质量进行检测,确保我们周围环境的质量。 同时现代社会的经济和社会得到了充分地发展,高科技技术应用于社会的例子已经屡见不鲜,尤其在单片机快速发展的今天,单片机应用于现今检测设备已经越来越多,形成了一定的规模,越来越小型化和多样化。本课题主要是采用单片机对空气浓度PM2.5的测量系统。此系统把传感器技术与单片机的控制技术,AD转换技术相结合,实现对空气颗粒浓度的采集。把模拟量转换成数字量,经过单片机的处理计算后,在显示屏上显示。 实践证明,该设计系统电路便于人们对身边的空气质量进行实时监测,从而可以有效地提高身体健康,改善人们周围的环境,具有非常重要的实际意义,并且操作简单,集成度高、工作稳定,调试方便,测试精度高,具有一定的实用价值,因此市场应用前景非常的广泛。 关 键 词:单片机;PM2.5;粉尘浓度;传感器技术
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题目:基于单片机空气 PM2.5 浓度检测系统设计
开题报告
课题名称
基于单片机空气 PM2.5 浓度检测系统设计
学生姓名
专业班级
课题类型
指导教师
职称
课题来源
1. 设计(或研究)的依据与意义
设计的依据:
21 世纪的今天,科学技术的发展日新月异,科学技术的进步同时也带
动了测量技术的发展,现代控制设备不同于以前,他们在性能和结构发生了
翻天覆地的变化。我们已经进入了高速发展的信息时代,测量技术是当今社
会的主流,广泛地深入到应用工程的各个领域。
监测 PM2.5 的原理以及硬件都在明显的改善,软件的简化功能的增加。
本 课 题 的 背 景是根据基于 专 业 的 精 细 的 检 测 仪 基 础 上 , 来 设 计 便 携 式 的
PM2.5 检测仪,携带方便,现在具有粉尘传感器,单片机,LCD 液晶,及蜂
鸣报警器,模拟信号的转化为数字信号,数据采集电路采集 PM2.5 的浓度
值,并由微控制器分析处理数据,最后由液晶显示屏显示相应的结果,小巧
的装置可以应对现在人们的监测,以及微机原理的接口技术单片机原理,显
示屏的装置技术,信号的转换与放大技术,调理电路的器件实现,调理电路
的原理误差减少等明显的提高,单片机的仿真软件的出现单片机电子电路的
仿真大大改善了现在的设计困难程度。
设计的意义:
近年来,雾霾问题引起了大家的重视,也影响了民众的生活,灰蒙蒙的
天气也引起了大家的恐惧。因为空气质量的恶化,雾霾天气现象出现增多,
危害现象加重。中国不少地区把阴霾天气并入雾以其作为灾害性天气预警预
报。统称为雾霾天气。雾霾主要由 PM2.5 , PM10, PM0.1,以及重金属珅铬铅
等颗粒组成。有关雾霾的重大事件层出不穷,如 1952 年伦敦烟雾事件,伦
敦杀人雾在四天内夺走了 4000 多天人命;还有 2013 年初北京肆虐横行的雾
霾事件,轰动一时。因此,对 PM2.5 的测量显得越来越重要。让大家了解
雾霾的成因及危害,雾霾天气应该注意的事项,保护好自己。 普及雾霾问
题和了解 PM2.5 的简单测定,并且符合环保保护的要求。
而央视前记者柴静拍摄的记录片《苍穹之下》就是对现在问题的根本性的揭
露,我们不仅要为了我们自己能够生活在一个更加明媚,更加阳光,白云万
里的世界里而奋斗,而且还要保证以后的子孙后代都应该享受这样的天空。
其次,雾霾会引发很多的疾病,尤其是肺部方面的疾病,被吸入人体后会直
接进入支气管,刺激呼吸道,干扰肺部的气体交换从而引发咳嗽、呼吸困难、
哮喘、慢性支气管炎等呼吸系统疾病并导致心律不齐、非致命心脏病等心血
管方面的疾病。也会引发很多的综合性疾病,检测雾霾天气的危害,并使之
达到环境保护要求已经刻不容缓。
2. 国内外同类设计(或同类研究)的概况综述
国内外的设计主要是在下面方法的基础上实现的
重量法
所谓重量法是指将 PM2.5 直接截留在滤膜上,然后用天平称重。滤膜
并不能把所有的 PM2.5 都收集到,一些极细小的颗粒还是能穿过滤膜。但
只要滤膜对于 0.3μm 以上的颗粒截留效率大于 99%,就算合格。因为所损
失的极细小颗粒物对 PM2.5 的重量贡献很小,对分析结果影响不大。目前
按照重量法设计的采样设备较多,如中国生产的 TH—150 型智能中流量颗
粒物采样器、四通道 PM2.5 采样器(PR2300)、美国 URG 公司生产的通用
型大气污染物采样仪(URG—3000k)、德国 GRIMM 分析仪等。这些采样器
利用 Teflon 膜或 PTEE 滤膜对 PM2.5 进行采样,再采用称重法计算颗粒物
质量浓度。
重量法是最直接、最可靠的方法,是验证其他方法是否准确的标杆。然
而重量法需要人工称重,程序比较繁琐而费时。因此,这种方法及仪器多应
用于进行单点、某时间段内的采样与监测,为大气污染调查、研究提供数据。
β射线吸收法
将 PM2.5 收集到滤纸上,然后照射一束β射线,射线穿过滤纸和颗粒
物时由于被散射而衰减,衰减的程度与 PM2.5 的重量成正比。根据射线的
衰减就可以计算出 PM2.5 的重量。由于这种方法可实现自动、连续监测,
因此多应用于大气环境监测业。这种方法一般要求都比较高,设备比较昂贵,
适用于大型的研究设备以及大型的研究场合。
微量振荡天平法
基于微量振荡天平法研制的采样器由空心玻璃管、滤芯等组成。该空心
玻璃管一头粗一头细,粗头固定,细头装有滤芯。工作原理为:空气从粗头
进,细头出,PM2.5 就被截留在滤芯上。在电场的作用下,细头以一定频率
振荡,该频率和细头重量的平方根成反比,于是,根据振荡频率的变化算出
收集到的 PM2.5 的重量。
该方法可实现自动、连续监测。因此,近年来我国多个地区采用微量振
荡天平法测定 PM2.5 浓度。例如,2011 年沈阳市环境监测中心站采用“赛
默飞世尔”的 1405 型振荡天平法颗粒物监测仪对 PM2.5 进行了长期的监测
和分析。
除了以上三种 PM2.5 重量测定方法外,还有利用光散射的原理测定颗
粒物浓度的方法。但是,这种方法并没有被各国环保部门采纳为标准方法,
虽然目前有依据此原理制成的专业仪器在某些科研中时有运用。该测定方法
的原理是:空气中的颗粒物浓度越高,对光的散射就越强;测定光的散射后,
理论上就可以算出颗粒物浓度。但在实际运用中,由于光的散射与颗粒物浓
度之间的关系是受到诸多因素的影响,例如颗粒物的化学组成、形状、比重、
粒径分布等,而这些都取决于污染源的组成。这意味着光散射和颗粒物浓度
之间的换算公式随时随地都可能在变,需要仪器使用者不断地用标准方法进
行校正。有研究者做过理论计算:利用光散射仪测定 PM2.5,至少有 30%
—40%的不确定性。这种不确定性是这类仪器固有。所以需要其不断地去校
正,为以后的测量能够更加的准确,得有相对接近事实的数据。
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资源评论
- 2301_797214062024-03-18超级好的资源,很值得参考学习,对我启发很大,支持!
- 2301_763137762024-04-11资源内容详细,总结地很全面,与描述的内容一致,对我启发很大,学习了。
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