常規(guī)硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在熱處理現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過程可以通過監(jiān)測(cè)硫化氫濃度進(jìn)行系統(tǒng)的警報(bào)提示，但在惡劣氣候和惡劣環(huán)境場(chǎng)合中，常規(guī)的硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在硫化氫濃度監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度低的不足，為此提出面向金屬熱處理工藝的硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

進(jìn)行相關(guān)信號(hào)采集、信號(hào)調(diào)理和信號(hào)顯示以及警報(bào)，完成硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)；搭建硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主程序流程，實(shí)現(xiàn)硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。為保證設(shè)計(jì)的硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的有效性，模擬生產(chǎn)作業(yè)過程中硫化氫監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)環(huán)境，利用兩種不同的硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)中的硫化氫濃度監(jiān)測(cè)仿真實(shí)驗(yàn)，得出提出的硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)于硫化氫濃度具有加強(qiáng)的感應(yīng)能力。

1硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

在熱處理生產(chǎn)作業(yè)過程中極易產(chǎn)生這一高危險(xiǎn)氣體。在日常生活中，硫化氫濃度較低時(shí)，會(huì)造成鼻腔和眼睛的不舒服，而濃度比較高時(shí)會(huì)引起人全身的不適甚至危及生命，因此對(duì)于硫化氫的監(jiān)測(cè)變得極為重要，而在硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)方面，主要由傳感器模塊、處理器模塊、無線通信模塊和電源模塊等組成，硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1傳感器模塊

傳感器模塊即對(duì)相應(yīng)的信息進(jìn)行采集處理，應(yīng)用電化學(xué)原理，通過傳感器測(cè)量實(shí)驗(yàn)環(huán)境中空氣的硫化氫濃度，這一過程極大的利用電解池的工作原理通過硫化氫的氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生相應(yīng)的電流信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)信息的采集處理。在傳感器模塊中，工作電極、對(duì)電極以及參考電極是這一模塊中最為重要的三個(gè)電極，其中暴露于空氣一端的工作電極通常與環(huán)境中硫化氫氣體進(jìn)行接觸，電極一端發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生電流，外電路進(jìn)行計(jì)算的到電流信息值，工作一端的電極和對(duì)電極之間相互作用產(chǎn)生的電流隨電解質(zhì)進(jìn)行傳導(dǎo)，使工作電極電位發(fā)生變化，極大地減弱了傳感器的工作性能，在此基礎(chǔ)上，參考電極的介入，很大程度改善了傳感器的敏感度和線性度，進(jìn)一步增大了硫化氫濃度的測(cè)量范圍。

圖1硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖

1.2處理器模塊

從傳感器得到的電流信號(hào)一般較為微弱，有時(shí)難以接收到，因此加入處理器模塊，對(duì)傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，使信號(hào)波感放大，同時(shí)進(jìn)行電流電壓的信息轉(zhuǎn)化，這一過程很大程度幫助接收信號(hào)，是參考電極上零電流，保證恒定的電壓電位，將接收的電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)并在此基礎(chǔ)上放大。

1.3無線通信模塊

無線通信模塊即是對(duì)硫化氫氧化還原反應(yīng)傳輸出電子信號(hào)進(jìn)行顯示與相應(yīng)濃度所發(fā)出的警報(bào)，此過程在相應(yīng)的LED屏上顯示硫化氫的電流信息，同時(shí)借助鳴峰器進(jìn)行硫化氫濃度超標(biāo)的聲音警報(bào)，其中鳴峰器在工作時(shí)的電流較強(qiáng)，所以在鳴峰器前加入了三極管進(jìn)行保護(hù)，以免發(fā)生短路影響對(duì)硫化氫濃度的監(jiān)測(cè)[4]。

2硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)部分也是采用模塊化設(shè)計(jì)所得，其分為主程序、硫化氫濃度數(shù)據(jù)采集程序、相應(yīng)濃度大小判斷以及報(bào)警裝置子程序所組成[5]，其硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)如圖2所示：

圖2硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件流程圖

基于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了本文提出的面向金屬熱處理工藝的硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

3實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為保證本文提出的面向金屬熱處理工藝的硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有效性，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。

驗(yàn)證提出其監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性。由于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)存在較大的不確定性，難以控制單一變量，為此本文采用仿真實(shí)驗(yàn)的方式，進(jìn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)準(zhǔn)確性的驗(yàn)證。仿真實(shí)驗(yàn)軟件采用ansys，版本號(hào)18.0，模擬常見的金屬熱處理工藝。其中ansys設(shè)置的實(shí)驗(yàn)變量參數(shù)，如表1所示。

表1實(shí)驗(yàn)設(shè)置變量參數(shù)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)變量參數(shù)的設(shè)定，進(jìn)行硫化氫監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性仿真實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過程中，控制熱處理溫度單一變量，進(jìn)行材料的熱處理操作。利用兩種硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

對(duì)其熱處理過程所產(chǎn)生的硫化氫，進(jìn)行監(jiān)測(cè)。并與實(shí)際的硫化氫數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，求出兩種監(jiān)測(cè)方法，在不同熱處理溫度下的，硫化監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度。形成硫化氫檢監(jiān)測(cè)對(duì)比結(jié)果曲線，圖3所示。

圖3硫化氫檢監(jiān)測(cè)對(duì)比結(jié)果曲線

根據(jù)實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果曲線可以得出，本文提出的面向金屬熱處理工藝的硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，叫我傳統(tǒng)硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具有更高的監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性。不受溫度變化影響，適合常規(guī)的退火，正火，淬火，回火，固溶，失效熱處理硫化氫監(jiān)測(cè)。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算得出本文提出的面向金屬熱處理工藝的硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性為94.2%，傳統(tǒng)的硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性為76.0%，從而得出，提出的硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)較傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性提高18.2%，適合于面向金屬熱處理的硫化氫監(jiān)測(cè)。

4總結(jié)

本文提出了面向金屬熱處理工藝的硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，基于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)，完成了提出的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，提出的硫化氫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有較高的準(zhǔn)確性，希望本文的研究能夠?yàn)槊嫦蚪饘贌崽幚砉に嚨牧蚧瘹浔O(jiān)測(cè)提供技術(shù)支持。