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,在對輸出電壓線性化時忽略了二次項,因此存在著非線性誤差,這個誤差可以在單片機中采用模糊數學補償的方法進行消除。在A /D ( TLC2543)轉換通道中,基準電壓的波動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,滿足0%～4%甲烷濃度測量。在此范圍之中測量誤差在0.3%以內。甲烷濃度超出安全值準確報警,同時可測量和顯示環境溫度。

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

　　(3)測量儀表自動化程度高,無需大量手工操作。可與PC機進行通信,為礦井環境數據庫的建立,從而分析井下環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,備用電池在現場斷電情況下自動切換。

　　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,具有推廣應用價值。