传感器机电一体化论文提纲

论文题目：基于WO₃气敏传感器的多通道呼吸丙酮检测系统设计与开发

摘要：随着社会经济水平的不断提高,人们的饮食结构发生了巨大的转变,糖尿病患病数量和比例正在迅速增加。目前,糖尿病的诊断和监测都是通过有创血糖检测仪来实现的,这不仅会产生疼痛和创口,而且还会浪费大量的医疗资源。此外,检测结果也不易保存,不便于形成体系诊断。因此,有创血糖检测并不适合糖尿病的长期监测。本课题采用具有高灵敏度和分离度的WO3基纳米气敏传感器作为呼吸丙酮检测元件,基于STM32微控制器和PCI-6229数据采集卡设计了一套可用于测量呼吸丙酮浓度的气体批量检测系统。论文的主要工作包括测试系统的硬件设计、单片机控制程序设计、上位机控制软件开发和实验测试。硬件设计部分主要完成了STM32最小系统、信号调理电路、AD转换与信号采集、电阻动态匹配、数模转换与流量控制、串口通讯、供电系统等七个功能模块的电路原理设计和PCB布局与制板;系统软件设计包括STM32控制程序的编写和上位机软件开发。单片机程序包括主程序和AD采集程序、通道切换程序等子程序。上位机软件开发使用图形化编程语言Labview来完成,主要实现用户交互、信号转换与采集、流量设置与监测、数据显示与存储等功能。实验测试部分完成了纯净丙酮响应测试、湿度干扰测试和杂质气体干扰测试三个部分。基于实验测试结果对系统的测试极限、响应度、响应时效及测试稳定性等方面的性能进行了分析。分析结果表明,该套检测系统最多可以进行24路传感器信号的同时检测,响应时效约为35秒,恢复时效约为90秒,最低检测极限约为0.25ppm,同时具有极强的抗干扰能力和良好的测试稳定性,基本满足呼吸丙酮实时检测的测试要求。

关键词：糖尿病;无创检测;呼吸分析;呼吸丙酮;WO₃气敏传感器;机电一体化

学科专业：机械制造及其自动化

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 糖尿病呼吸分析检测国内外研究现状

1.3 论文主要研究内容与组织框架

2 检测系统技术方案设计

2.1 呼吸丙酮检测系统设计需求

2.2 系统总体设计方案

2.3 关键器件选型

2.4 本章小结

3 测试系统硬件设计

3.1 硬件系统整体设计

3.2 系统主要功能模块电路设计

3.3 本章小结

4 测试系统软件设计

4.1 单片机控制程序设计

4.2 上位机软件开发

4.3 本章小结

5 实验测试与分析

5.1 实验测试方案

5.2 实验数据处理

5.3 测试结果分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 后续工作展望

致谢

参考文献

附录B 完整电路原理图

附录C PCB效果图

附录D 测试现场