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瓦斯抽排电磁激励装置研制

作　者: 吉强
导　师: 胡业林
学　校: 安徽理工大学
专　业: 电路与系统
关键词: 正弦电磁波瓦斯吸附 DDS 直接数字频率合成
分类号: TD712.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

我国虽是煤炭资源非常丰富的国家,但由于煤矿吸附着大量的瓦斯,普遍具有较高吸附能力,并且随着采深的增加,煤层的透气性越来越差,如果让其自然解析时间会非常长,这样会使瓦斯抽排的时间长达数月,延误了工人开采时间,降低了经济效益。因此,加快瓦斯的释放速率既能防止瓦斯爆炸,又能提高经济效益。研究表明,通过对煤体外加一个正弦波,可以降低煤对瓦斯的吸附能力,增加瓦斯放散速度。由于目前常用的产生正弦信号的LC振荡电路结构复杂,调试起来非常不方便,并且要使频率连续可调很难做到。所以,我们采用直接数字频率合成技术,因为有数字器件构成的电路结构简单,性能也较稳定,频率进行微调也非常方便。本设计是依据正弦波电磁场影响煤层瓦斯吸附的机理,外加电磁场可以降低煤对瓦斯的吸附能力的基础上,采用直接数字频率合成技术,以FPGA芯片为基础,通过DSP来控制不同频率正弦波的输出。本文首先介绍了正弦波电磁场影响煤层瓦斯吸附的机理及直接数字频率合成的理论,详述了基于FPGA正弦波发生器的设计方法,并简要讲述了FPGA及其设计流程,最后对硬件电路设计进行了详细的描述。本正弦波发生器设计时间短,使用简单,只要我们通过键盘输入我们所需的频率,就可以得到该频率的波形,通过1HZ、1KHZ键我们还可以实现频率的线性微调。经过测试运行,该正弦信号发生器性能稳定,可以使用。图[27]表[1]参[44]

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章绪论  11-15
  1.1 研制瓦斯抽排电磁激励装置的意义  11-12
  1.2 国内外研究动态  12-13
  1.3 本设计所做主要工作  13-15
第二章正弦波影响煤层瓦斯吸附的机理  15-20
  2.1 煤吸附瓦斯的本质  15-17
  2.2 正弦波影响煤层瓦斯吸附的机理  17-20
    2.2.1 温度对煤吸附和解吸特性的影响  17-18
    2.2.2 煤对矿井瓦斯气体的吸附力  18-20
第三章直接数字频率合成器原理  20-28
  3.1 频率合成技术概述  20-21
  3.2 DDS原理概述  21-25
  3.3 DDS的信号质量分析  25-26
  3.4 DDS技术的优点与缺点  26-28
第四章基于FPGA的信号发生器的设计  28-48
  4.1 现场可编程逻辑门阵列(FPGA)简述  28-31
    4.1.1 查找表逻辑结构  29-30
    4.1.2 Cyclone系列器件的结构与原理  30-31
  4.2 FPGA设计流程  31-33
    4.2.1 设计输入  32
    4.2.2 HDL综合  32
    4.2.3 布局布线  32
    4.2.4 仿真  32-33
    4.2.5 下载及硬件测试  33
  4.3 开发软件及VHDL语言介绍  33-36
    4.3.1 QuartusⅡ开发集成环境  33
    4.3.2 ModelSim仿真软件  33-34
    4.3.3 VHDL语言  34-36
  4.4 正弦波的FPGA实现  36-48
    4.4.1 累加器设计  36-39
    4.4.2 寄存器设计  39-42
    4.4.3 正弦查找表的设计  42-45
    4.4.4 DDS顶层程序  45-48
第五章系统分析与设计  48-60
  5.1 硬件电路结构  48
  5.2 DSP控制模块  48-52
    5.2.1 DSP芯片TMS320LF2407的特点  49-50
    5.2.2 主控制模块  50
    5.2.3 键盘扫描模块  50-52
    5.2.4 LED显示模块  52
  5.3 正弦波产生模块  52
  5.4 电源电路模块  52-53
  5.5 DA转换和低通滤波电路  53-55
    5.5.1 DA转换原理  53-54
    5.5.2 DA转换电路  54-55
  5.6 调频过程及实现方案  55-60
    5.6.1 控制系统流程框图  55-57
    5.6.2 系统软件设计  57-60
第六章总结  60-61
参考文献  61-63
致谢  63-64
作者简介及读研期间科研成果  64

瓦斯抽排电磁激励装置研制

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