專利名稱：煤礦管道用甲烷傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種氣體檢測傳感器，應(yīng)用于對煤礦管道內(nèi)甲烷氣體連續(xù)實時的檢測，當(dāng)甲烷濃度超過預(yù)設(shè)的報警點時實現(xiàn)聲光報警，并啟動斷電器，有效的保障了井下作業(yè)安全。
背景技術(shù)：
我國能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主體，2012年消耗的煤炭量占世界的一半以上，而且消耗量還在逐年上升。煤礦生產(chǎn)面臨著諸多困難，如安全設(shè)施不完善，檢測技術(shù)水平低等。煤礦在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量易燃易爆氣體，如甲烷、一氧化碳及氫氣等尤其易存留于通風(fēng)不暢的管道中。甲烷是無色無臭的氣體，只能通過靈敏可靠的甲烷傳感器進行檢測。現(xiàn)有的礦用甲烷傳感器通常采用催化元件或熱導(dǎo)式氣體分析器進行甲烷濃度的檢測。其中，熱導(dǎo)式敏感元件用于煤礦管道內(nèi)甲烷濃度的檢測時，常因敏感元件受到不同程度的干擾而輸出信號失真，進而不能及時的對高于警戒線的甲烷氣體進行報警，使得煤礦安全生產(chǎn)存在極大的隱患。因此，開發(fā)一種對煤礦管道內(nèi)甲烷氣體進行及時準(zhǔn)確檢測的傳感器成為當(dāng)下的迫切需求。

實用新型內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實用新型提供了一種采用具有外部保護裝置的熱導(dǎo)元件和軟件溫度補償技術(shù)的煤礦管道用甲烷傳感器。本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)上述功能:一種煤礦管道用甲烷傳感器，其結(jié)構(gòu)主要包括:不銹鋼外殼，殼蓋，提手，管道氣體取樣頭，氣室，主控板，顯示器，蜂鳴器，報警燈及航空插頭等；殼蓋與外殼間通過密封圈二密封，氣室安裝在管道氣體取樣頭一端，取樣頭另一端通過電纜接在外殼正中央與主控板相連，單片機及顯示器安裝在主控板上，蜂鳴器位于顯示器上方，兩個報警燈對稱安裝在電纜接口兩側(cè)，航空插座外接電源，殼蓋與外殼間設(shè)置有防脫落組件，氣室內(nèi)設(shè)置有敏感元件、減震墊及保護膜，主控板上集成有甲烷電橋檢測電路、信號預(yù)處理電路、VF轉(zhuǎn)換電路、單片機系統(tǒng)電路、數(shù)據(jù)儲存電路、電流/頻率/斷電信號輸出電路、聲光報警電路、LED顯示電路、紅外遙控電路、電源電路，并將未使用的CMOS電路輸入端接地。所述的氣室，氣體取樣頭罩于甲烷氣體敏感元件上，通過具有良好保護作用的氣體取樣頭保護內(nèi)部的甲烷氣體敏感元件，防凝水及雜質(zhì)干擾，使敏感元件可以安全地工作于管道甲烷氣體環(huán)境中，提高了敏感元件的長期工作穩(wěn)定性，有效延長傳感器的調(diào)校周期和敏感元件的使用壽命，確保了檢測的準(zhǔn)確性及報警的及時性。所述的主控板，具有防燒恒壓恒流設(shè)置，當(dāng)傳感器出現(xiàn)故障時，如短路發(fā)生時，會自動產(chǎn)生恒流，不影響其他傳感器的正常工作。所述 的單片機，采用獨特的實時動態(tài)軟件溫度補償技術(shù)，使傳感器能夠?qū)怏w敏感元件產(chǎn)生的溫度漂移進行有效補償，提高了整機檢測準(zhǔn)確性和長期工作穩(wěn)定性。[0009]所述的傳感器，具有斷電信號輸出功能，一旦檢測到甲烷氣體濃度超過警戒線，30s內(nèi)啟動遠(yuǎn)程斷電器進行斷電保護。所述的顯示器，通過紅外遙控器采用直觀的菜單提示方式對甲烷傳感器各項參數(shù)進行設(shè)置，包括:零點設(shè)置、靈敏度設(shè)置、報警點設(shè)置及輸出信號類型設(shè)置等，免除開蓋調(diào)試及工具調(diào)制，方便用戶隨時進行自主調(diào)試。采用了以上技術(shù)方案，本實用新型具有以下特點:1、外殼采用特殊設(shè)計的鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)，抗沖擊及耐腐蝕能力強，使用壽命長。2、對敏感元件作出良好的保護，在礦井下作業(yè)時，檢測的準(zhǔn)確性得到保證。3、單片機采用軟件溫度補償技術(shù)，報警的及時性得到保證，并能長期在礦井下惡劣的環(huán)境中穩(wěn)定工作。4、傳感器免開蓋及工具調(diào)試，通過紅外遙控器即可實現(xiàn)各種參數(shù)設(shè)置。5、采用低功耗元件，消耗小。

圖1是本實用新型的正視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實用新型氣體取樣頭結(jié)構(gòu)示意圖。
·[0020]圖4是本實用新型的甲烷氣體檢測原理框圖。圖1、2及3中:I不銹鋼殼體，2殼蓋，3提手，4銘牌，5報警燈，6防脫落組件，7主控板，8密封圈一，9螺母，10密封圈二，11敏感元件，12減震墊，13窗板，14航空插頭，15壓板，16螺釘，17蜂鳴器，18顯示器，19氣室，20保護膜，21氣體取樣頭。
具體實施方式
本實用新型的一個優(yōu)選實施例結(jié)合附圖詳述如下:參見圖f圖3，一種煤礦管道用甲烷傳感器，其結(jié)構(gòu)主要包括:不銹鋼外殼，殼蓋，提手，管道氣體取樣頭，氣室，主控板，顯示器，蜂鳴器，報警燈及航空插頭等；殼蓋與外殼間采用防脫落組件通過密封圈二密封，氣室安裝在管道氣體取樣頭一端，取樣頭另一端通過電纜接在外殼正中央與主控板相連，主控板用螺釘固定于外殼上，單片機及顯示器安裝在主控板上，顯示器用螺母固定于外殼的中部并用密封圈一進行密封，蜂鳴器位于顯示器上方，銘牌位于顯示器的下方，兩個報警燈對稱安裝在電纜接口兩側(cè)，航空插頭外接電源，殼蓋與外殼間設(shè)置有防脫落組件，氣室內(nèi)設(shè)置有敏感元件、減震墊及保護膜。參照圖3，所述的氣室，采用氣體取樣頭對內(nèi)部的甲烷氣體敏感元件進行保護，結(jié)構(gòu)上設(shè)置有敏感元件、減震墊及保護膜，保護膜可以防凝水及雜質(zhì)干擾敏感元件，使其輸出的模擬信號能夠真實的反映管道內(nèi)甲烷濃度的變化，經(jīng)過甲烷電橋檢測電路及相應(yīng)的處理電路，能夠檢測4.00-100%濃度范圍內(nèi)的甲烷氣體，響應(yīng)時間在30s左右，確保了檢測的準(zhǔn)確性及報警的及時性。主控板上集成有甲烷電橋檢測電路、信號預(yù)處理電路、VF轉(zhuǎn)換電路、單片機系統(tǒng)電路、數(shù)據(jù)儲存電路、信號輸出電路、聲光報警電路、LED顯示電路、紅外遙控電路、電源電路，并將未使用的CMOS電路輸入端接地。如圖4所示，甲烷探頭檢測至CH4氣體濃度后經(jīng)信號預(yù)處理傳送至V/F轉(zhuǎn)換電路再反饋給單片機系統(tǒng)，單片機系統(tǒng)連接有數(shù)據(jù)儲存、紅外搖控電路、信號輸出電路、LED顯示電路、聲光報警及電源電路。CH4氣體壓力檢測電路:對甲烷信號輸入進行檢測，輸入的信號較微弱并伴隨著一定的干擾信號，需對其進行一定的信號處理。信號預(yù)處理電路:對采集到的信號進行放大、濾波等信號預(yù)處理，處理后的信號輸入單片機系統(tǒng)。單片機系統(tǒng)電路:對經(jīng)過信號預(yù)處理的信號進行分別分析判斷，并進行數(shù)據(jù)儲存，信號輸出，通過紅外遙控電路控制LCD顯示，達到報警條件進行聲光報警。數(shù)據(jù)儲存電路:保存信號的零點、靈敏度、量程、報警值、信號輸出類型等信息。信號輸出電路:分為電流型、頻率型兩種類型信號輸出，后接電流型或頻率型的執(zhí)行器。聲光報警電路:當(dāng)信號中某一種信號或某幾種信號達到單片機系統(tǒng)設(shè)定的報警條件時，發(fā)出聲光報警，對井下工作人員進行安全提示。IXD顯示電路及紅外遙控電路:通過紅外遙控器調(diào)整并在IXD屏幕上顯示信號的零點、靈敏度、量程、報警值、信號輸出類型等信息，方便用戶使用。電源電路:為單片機系統(tǒng)、溫度芯片、甲烷探頭、IXD屏幕及其他集成芯片供電。參照圖1、2及3，使用時將傳感器用提手懸掛于井下，將氣體取樣頭置于要檢測的管道內(nèi)，管道內(nèi)的甲烷氣體進入氣體取樣頭經(jīng)過保護膜進入氣室；通過遙控器進行零點、靈敏度、報警點及輸出信號類型等參數(shù)的設(shè)置，單片機通過顯示器實時顯示當(dāng)前管道內(nèi)甲烷的濃度；當(dāng)甲烷濃度超過預(yù)設(shè)的警戒線時，蜂鳴器以80db的強度發(fā)出聲音報警信號，報警燈閃亮，發(fā)出黑暗 中20m清晰可見的光報警信號，同時單片機輸出斷電信號，遠(yuǎn)程控制斷電器在30s內(nèi)切斷電源，有效的保障了井下作業(yè)安全。
權(quán)利要求1.一種煤礦管道用甲烷傳感器，其結(jié)構(gòu)主要包括:不銹鋼外殼，殼蓋，提手，管道氣體取樣頭，氣室，主控板，顯不器，蜂鳴器，報警燈及航空插頭；殼蓋與外殼間通過密封圈二密封，氣室安裝在管道氣體取樣頭一端，取樣頭另一端通過電纜接在外殼正中央與主控板相連，單片機及顯示器安裝在主控板上，蜂鳴器位于顯示器上方，兩個報警燈對稱安裝在電纜接口兩側(cè)，航空插座外接電源，其特征在于，殼蓋與外殼間設(shè)置有防脫落組件，氣室內(nèi)設(shè)置有敏感元件、減震墊及保護膜，主控板上集成有甲烷電橋檢測電路、信號預(yù)處理電路、VF轉(zhuǎn)換電路、單片機系統(tǒng)電路、數(shù)據(jù)儲存電路、電流/頻率/斷電信號輸出電路、聲光報警電路、LED顯示電路、紅外遙控電路、電源電路，并將未使用的CMOS電路輸入端接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦管道用甲烷傳感器，其特征在于，所述的氣室，氣體取樣頭罩于甲烷氣體敏感元件上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦管道用甲烷傳感器，其特征在于，所述的主控板，具有防燒恒壓恒流設(shè)置 。
專利摘要本實用新型公開了一種煤礦管道用甲烷傳感器，應(yīng)用于煤礦安全領(lǐng)域，其結(jié)構(gòu)主要包括不銹鋼外殼，殼蓋，管道氣體取樣頭，氣室，主控板，顯示器，蜂鳴器，報警燈及航空插頭等，主控板上設(shè)有甲烷氣體檢測電路，采用熱導(dǎo)方式對礦井管道4.00-100.00%濃度范圍的甲烷氣體進行檢測，敏感探頭安裝在高性能管道氣體取樣頭保護的氣室內(nèi)，可以應(yīng)對礦井下各種惡劣的環(huán)境，保證檢測的準(zhǔn)確性及報警的及時性；本實用新型管道用甲烷傳感器，能夠有效應(yīng)對礦井下惡劣的環(huán)境，實現(xiàn)對管道內(nèi)甲烷氣體的連續(xù)實時檢測，具有靈敏度高、準(zhǔn)確性好、檢測范圍寬、抗干擾能力強及操作方便的特點，并且發(fā)生故障時不會影響其他傳感器的正常工作。
文檔編號G01N33/22GK203148928SQ201320098558
公開日2013年8月21日 申請日期2013年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月5日
發(fā)明者李志星, 金顯忠, 董崢 申請人:上海坤嘉自動化科技有限公司