CN103529091A

CN103529091A - 一种甲烷传感器

Info

Publication number: CN103529091A
Application number: CN201310517283.2A
Authority: CN
Inventors: 赵振波
Original assignee: Shenyang Tian Ying General Devices Co Ltd
Current assignee: Shenyang Tian Ying General Devices Co Ltd
Priority date: 2013-10-24
Filing date: 2013-10-24
Publication date: 2014-01-22

Abstract

本发明提供一种甲烷传感器，包括单片微机、甲烷浓度显示器、浓度元件工作指示灯、声光报警器、瓦斯浓度信号灯、测量电桥、前置放大模块、A/D转换模块，所述的单片微机与甲烷浓度显示器、浓度元件工作指示灯、声光报警器、瓦斯浓度信号灯、A/D转换模块连接，所述的测量电桥连接前置放大模块，所述前置放大模块连接A/D转换模块。本发明采用催化元件来检测低浓度的甲烷，热导元件检测高浓度的甲烷，解决了甲烷传感器零点漂移问题。

Description

一种甲烷传感器

技术领域

本发明涉及工矿设备领域，特别涉及一种矿井甲烷自动测定装置。

背景技术

目前，在煤矿井下由于环境的原因，自然有甲烷、一氧化碳、二氧化碳等气体生成，当甲烷浓度超限，将会发生爆炸，氧气浓度低限时，会危及人们的生命安全。目前煤矿甲烷检测的原理有光学、光纤维、催化燃烧等，光学检测设备的制造成本高，加工精度高，因而在煤矿中应用难度大。市面上，甲烷传感器主要是利用检测元件将甲烷在空气中的含量转换成电量，通过测量这一电量，即测量了甲烷浓度，但是目前使用的检测元件在检测过程中容易出现零点漂移的问题。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷和问题，本发明目的是提供一种甲烷传感器，采用催化元件来检测低浓度的甲烷，热导元件检测高浓度的甲烷，并在现在技术基础上进行了改进，实现了稳定零点。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种甲烷传感器，包括单片微机、甲烷浓度显示器、浓度元件工作指示灯、声光报警器、瓦斯浓度信号灯、测量电桥、前置放大模块、A/D转换模块，所述的单片微机与甲烷浓度显示器、浓度元件工作指示灯、声光报警器、瓦斯浓度信号灯、A/D转换模块连接，所述的测量电桥连接前置放大模块，所述前置放大模块连接A/D转换模块。

进一步的技术方案，所述测量电桥包括低浓元件测量电桥和高浓元件测量电桥，所述的低浓元件测量电桥和高浓元件测量电桥分别与前置放大模块连接。

进一步的技术方案，还包括红外接收器和解码器遥控指令模块，所述的红外接收器连接解码器遥控指令模块，所述解码器遥控指令模块连接单片微机。

进一步的技术方案，还包括远程断电控制模块，所述远程断电控制模块与单片微机连接。

进一步的技术方案，低浓元件测量电桥上包括一对热催化元件、两个定额电阻、一个滑动电阻，所述的定额电阻依次与滑动电阻、另一定额电阻串联，所述一对热催化元件依次串联后与串联的三个电阻并联，所述滑动电阻的滑片与前置放大模块连接，同时，所述从串联的热催化元件中间引线连接前置放大模块。

进一步的技术方案，高浓元件测量电桥上包括一对热导元件、两个定额电阻、一个滑动电阻，所述的热导元件，一个装在密封的气室中，另一个装在不密封的气室中，所述的定额电阻依次与滑动电阻、另一定额电阻串联，所述一对热导元件依次串联后与串联的三个电阻并联，然后与电池串联，所述滑动电阻的滑片与前置放大模块连接，同时，所述从串联的热导元件中间引线连接前置放大模块。

本发明提供了一种甲烷传感器，采用催化元件来检测低浓度的甲烷，热导元件检测高浓度的甲烷，解决了甲烷传感器零点漂移问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中测量电桥的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一个实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据图1所示，本发明是一种甲烷传感器，包括单片微机、甲烷浓度显示器、浓度元件工作指示灯、声光报警器、瓦斯浓度信号灯、测量电桥、前置放大模块、A/D转换模块、红外接收器、解码器遥控指令模块、远程断电控制模块，所述的单片微机与甲烷浓度显示器、浓度元件工作指示灯、声光报警器、瓦斯浓度信号灯、A/D转换模块连接，所述的测量电桥连接前置放大模块，所述前置放大模块连接A/D转换模块，所述的红外接收器连接解码器遥控指令模块，所述解码器遥控指令模块连接单片微机，所述远程断电控制模块与单片微机连接。其中，测量电桥包括低浓元件测量电桥和高浓元件测量电桥，所述的低浓元件测量电桥和高浓元件测量电桥分别与前置放大模块连接。

本发明中测量电桥的工作原理如下，如图2所示：

低浓电桥的两个臂上接入的一对热催化元件，通以相应的工作电流，在甲烷浓度为零时，将电桥调至平衡状态。当有甲烷与热催化元件接触时，甲烷催化件原有的温度无焰燃烧，使元件温度增加，元件阻值随之增加，阻值增量的大小与甲烷浓度成正比，电桥失去平衡，电桥输出端电位差增加，测量了这一电位差，即测量了甲烷浓度。

根据科学实验的结果证明，各种气体的热导性能是不相同的，假设空气的热导率为1，则甲烷的热导率约为1.318。高浓电桥的两个臂上接入的一对热导元件，装在密封的气室中为温度补偿元件，另一装在不密封的气室中为检测元件。先通以相应的工作电流，在甲烷浓度为零时将高浓电桥调至平衡状态。当有甲烷气体存在时，由于补偿元件装在密封的气室中，它只能与气室中原有的空气接触，而检测元件装在与外界相通的气室中。由于甲烷的热率比空气大，结果使与甲烷气体接触的检测元件被带走的热量比只与空气接触的补偿元件被带走的热量多，因而使检测元件温度下降，电阻减少，高浓电桥失去平衡，高浓电桥输出端电位差增加，此电位差与甲烷浓度成正比，测量了这一个电位差即测量了甲烷浓度。

本发明的整机工作原理为：本发明将由高低浓电桥检测到的甲烷浓度信号，通过前置放大模块放大后再经过A/D转换模块转化成单片微机能够处理的信号，再送到单片机进行运算处理，接着将处理完的结果输出相应的浓度信号并进行就地浓度显示，并且一旦瓦斯浓度超过报警设定值，就会进行声光报警，当瓦斯浓度超过设定的断电点，将发出断电指令。高低浓电桥进行转换时，将有对应的工作状态指示。遥控器发出的指令经传感器的红外接收器接收，把指令送到解码器进行解码，然后把解码后的指令送到单片机以便进行遥控操作。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种甲烷传感器，其特征在于：包括单片微机、甲烷浓度显示器、浓度元件工作指示灯、声光报警器、瓦斯浓度信号灯、测量电桥、前置放大模块、A/D转换模块，所述的单片微机与甲烷浓度显示器、浓度元件工作指示灯、声光报警器、瓦斯浓度信号灯、A/D转换模块连接，所述的测量电桥连接前置放大模块，所述前置放大模块连接A/D转换模块。

2.根据权利要求1所述的甲烷传感器，其特征在于：所述测量电桥包括低浓元件测量电桥和高浓元件测量电桥，所述的低浓元件测量电桥和高浓元件测量电桥分别与前置放大模块连接。

3.根据权利要求1或2所述的甲烷传感器，其特征在于：还包括红外接收器和解码器遥控指令模块，所述的红外接收器连接解码器遥控指令模块，所述解码器遥控指令模块连接单片微机。

4.根据权利要求1或2所述的甲烷传感器，其特征在于：还包括远程断电控制模块，所述远程断电控制模块与单片微机连接。

5.根据权利要求2所示的甲烷传感器，其特征在于：所述的低浓元件测量电桥上包括一对热催化元件、两个定额电阻、一个滑动电阻，所述的定额电阻依次与滑动电阻、另一定额电阻串联，所述一对热催化元件依次串联后与串联的三个电阻并联，所述滑动电阻的滑片与前置放大模块连接，同时，所述从串联的热催化元件中间引线连接前置放大模块。

6.根据权利要求2所示的甲烷传感器，其特征在于：所述的高浓元件测量电桥上包括一对热导元件、两个定额电阻、一个滑动电阻，所述的热导元件，一个装在密封的气室中，另一个装在不密封的气室中，所述的定额电阻依次与滑动电阻、另一定额电阻串联，所述一对热导元件依次串联后与串联的三个电阻并联，然后与电池串联，所述滑动电阻的滑片与前置放大模块连接，同时，所述从串联的热导元件中间引线连接前置放大模块。