● 摘要
近年来，人类为了满足其自身发展日益增长的需求，导致大气环境迅速恶化，各种检测有毒有害气体的检测仪器应运而生。基于空气检测管的气体检测仪器因其安全可靠、测量准确，而受到广泛应用。本文在对气体检测管的测量原理和过程进行深入研究的基础上，提出采用TCS230颜色传感器读取检测管颜色信息的方法，设计并实现了基于气体检测管的气体检测过程的自动化。本文首先在分析了气体检测管和颜色传感器工作原理的基础上，提出了基于气体检测管信息识别的气体检测系统的基本功能和性能指标，并进行系统各组件设计方案选型。其次，本文针对系统功能对整个系统进行模块化设计。根据功能不同，将其分为四大模块：采样组件、镜头组件、扫描组件和箱体。其中，采样组件中恒流阀的设计减小了气流不均匀给检测带来的误差，镜头组件中的光路规划增强了颜色传感器的感光准确度。另外，本文介绍了系统重要模块的控制硬件电路和软件的设计。提出了等占空比PWM波频率采集算法和基于TCS230传感器的信息采集算法，设计了较为复杂的颜色传感器驱动软件的开发，颜色数据的图像处理和人机交互界面等程序模块。最后，本文对气体检测系统进行了性能测试，包括气流控制实验、颜色传感器白平衡实验、气体检测管标定实验等。实验结果表明，这种基于气体检测管信息识别的气体检测系统具有很高的测量精度，并可以拓展检测多种有害气体。