CN103630166A

CN103630166A - 矿用数字化多气体参数测量装置

Info

Publication number: CN103630166A
Application number: CN201310291947.8A
Authority: CN
Inventors: 吴兵克; 赵曙光; 倪克; 吴可人; 张强
Original assignee: SANZHENG GROUP CO Ltd
Current assignee: SANZHENG GROUP CO Ltd
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2014-03-12

Abstract

本发明公开了一种矿用数字化多气体参数测量装置，包括有安装在气体管道上的矿用旋进漩涡流量传感器、管道用红外甲烷传感器、管道用一氧化碳传感器，矿用旋进漩涡流量传感器、管道用红外甲烷传感器、管道用一氧化碳传感器的信号输出端共同接入显示器并将所测得的参数在显示器的显示屏一中显示，电源箱分别为各传感器、显示器供电。本发明作用齐全，是适用于管道输送气体参数连续监测的固定式监测计量装置，测量精度高、使用效果好，保证了实时采样和多点采样的准确性。

Description

矿用数字化多气体参数测量装置

技术领域

本发明主要涉及煤矿领域，尤其涉及一种矿用数字化多气体参数测量装置。

背景技术

煤矿管道用多气体参数测量装置包括有矿用旋进漩涡流量传感器、管道用红外甲烷传感器、管道用一氧化碳传感器，能自动、准确地监测管道内气体的流量、甲烷浓度、一氧化碳浓度、压力和温度等参数，具有甲烷浓度、一氧化碳浓度超限声光报警功能，能就地显示流量、甲烷浓度、一氧化碳浓度、压力和温度等5个参数的监测数值，并直接显示标准状态下被测甲烷气体的标况体积累积量，是适用于管道输送气体参数连续监测的固定式监测计量装置。然而，现有的旋进漩涡流量传感器、红外甲烷传感器、一氧化碳传感器均存在诸多缺陷，无法直接使用到该装置中，需要重新设计。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种矿用数字化多气体参数测量装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

矿用数字化多气体参数测量装置，其特征在于：包括有安装在气体管道上的矿用旋进漩涡流量传感器、管道用红外甲烷传感器、管道用一氧化碳传感器，矿用旋进漩涡流量传感器、管道用红外甲烷传感器、管道用一氧化碳传感器的信号输出端共同接入显示器并将所测得的参数在显示器的显示屏一中显示，电源箱分别为各传感器、显示器供电；所述的矿用旋进漩涡流量传感器包括有结构部分、信息处理部分，结构部分包括有壳体，壳体的两端均自带有法兰，壳体的前端的内壁向中部收缩，壳体的前端内部安装有起旋器，壳体的后端内部安装有消漩器，壳体的中部内壁最小处对称设有一对压电晶体传感器以及压力传感器、温度传感器；信息处理部分包括有安装在壳体中部的流量计积算仪，流量计积算仪包括有微处理器以及与微处理器连接的电源，所述的一对压电晶体传感器的信号输出端分别通过一个前置放大器接入微处理器的信号输入端，压力传感器、温度传感器共同通过放大器、A/D转换器一接入微处理器的信号输入端，微处理器的信号输出端连接有存储器一，微处理器还通过液晶驱动器连接有显示屏二；所述的管道用红外甲烷传感器包括有单片机一，单片机一的频率输出接口通过红外光源驱动电路控制连接红外光源，红外光源向红外敏感元件间歇性发射红外光，红外敏感元件旁设有温度补偿模块一，红外敏感元件连接有软启动电源，软启动电源连接有保护电路，红外敏感元件的信号输出端接入差分放大电路的信号输入端，差分放大电路的三个信号输出端分别连接保护电路、A/D转换器二、信号输出电路一，A/D转换器二的数字信号输出端接入单片机一，温度补偿模块一的信号输出端通过A/D转换器三连接单片机一，单片机一连接有遥控器接收头，遥控器接收头与遥控器进行无线通信，单片机一还外接有声光报警接口、电流输出接口、振荡器、数码管一、存储器二、看门狗电路一；所述的管道用一氧化碳传感器，包括有单片机二、温度补偿模块二，单片机二的信号输入端连接有遥控调校器，遥控调校器连接有热催化电桥，热催化电桥的信号输出端连接线性放大电路一，线性放大电路一连接A/D转换器四，A/D转换器四接入单片机二，热催化电桥旁设有温度补偿模块二，温度补偿模块二通过线性放大电路二、A/D转换器五与单片机二连接，热催化电桥的电源端与开关电源之间连接有稳压电路，单片机二外接有声光报警电路、看门狗电路二、存储器三、信号输出电路二，单片机二还通过I/O接口连接有数码管二。

所述的矿用数字化多气体参数测量装置，其特征在于：所述的流量计积算仪的微处理器上设有外部信号接口，外部信号接口连接有多个按键。

本发明的原理是：

1、矿用旋进漩涡流量传感器

当沿着轴向的流体进入流量传感器入口时，在起漩器的作用下，被强制围绕中心线旋转，产生漩涡流，漩涡流在文丘利管中旋进，到达收缩段突然节流后，使漩涡流加速，当通过扩散段时，漩涡中心沿一锥形螺旋线进动。此时，由两个压电晶体传感器检测到的漩涡流进动频率信号经前置电路放大、滤波、整形后转换为两路与流速成正比的脉冲信号，经流量计积算仪中微处理器进行相位的比较和判断，并剔除外来干扰信号后与温度、压力传感器检测到的信号一起送入流量计积算仪中的微处理器进行运算处理，并把流体的体积流量和总量直接显示于显示屏上。

2、管道用红外甲烷传感器

甲烷传感器上电后，软启动电源的电路开始给红外敏感元件加电，同时防误动作的保护电路工作，以防止开机误动作，经15s左右退出控制状态，此时单片机控制红外光源向红外敏感元件间歇性发射红外光，红外敏感元件进入稳定工作状态，将检测到的甲烷浓度信号送至差动放大器，由差放电路输出三路信号，一路送A/D转换，显示测量数值、判断并执行是否发出声光报警信号；一路送保护电路；一路经匹配放大后送信号输出电路，输出200～1000Hz或1～5mA信号。

当浓度达到预置报警点时，传感器发出声光报警信号；甲烷浓度下降到预置报警点以下时，自动解除声光报警信号；用遥控器调整传感器的零点、量程，而且具有掉电保护功能。

3、管道用一氧化碳传感器

热催化电桥采集到的信号经线性放大后，直接进行模拟数字转换，经单片机采集、进行温度补偿并且运算后，通过三位数码管显示CO的浓度值，同时输出与一氧化碳浓度相应的200-1000Hz频率信号。当一氧化碳的浓度超过报警值时，单片机产生间歇的声光报警信号。

本发明的优点是：

本发明作用齐全，是适用于管道输送气体参数连续监测的固定式监测计量装置，测量精度高、使用效果好，保证了实时采样和多点采样的准确性。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为矿用旋进漩涡流量传感器的结构部分的结构示意图。

图3为矿用旋进漩涡流量传感器的信息处理部分的原理框图。

图4为管道用红外甲烷传感器的原理框图。

图5为管道用一氧化碳传感器的原理框图。

具体实施方式

如图1所示，矿用数字化多气体参数测量装置，包括有安装在气体管道4上的矿用旋进漩涡流量传感器1、管道用红外甲烷传感器2、管道用一氧化碳传感器3，矿用旋进漩涡流量传感器1、管道用红外甲烷传感器2、管道用一氧化碳传感器3的信号输出端共同接入显示器5并将所测得的参数在显示器5的显示屏6中显示，电源箱7分别为各传感器1、2、3及显示器5供电；矿用旋进漩涡流量传感器1包括有结构部分、信息处理部分，结构部分包括有壳体1.2，壳体1.2的两端均自带有法兰1.8，壳体1.2的前端的内壁向中部收缩，壳体1.2的前端内部安装有起旋器1.1，壳体1.2的后端内部安装有消漩器1.7，壳体1.2的中部内壁最小处对称设有一对压电晶体传感器1.4以及压力传感器1.6、温度传感器1.5；信息处理部分包括有安装在壳体1.2中部的流量计积算仪1.3，流量计积算仪1.3包括有微处理器1.9以及与微处理器1.9连接的电源1.10，一对压电晶体传感器1.4的信号输出端分别通过一个前置放大器1.11接入微处理器1.9的信号输入端，压力传感器1.6、温度传感器1.5共同通过放大器1.12、A/D转换器1.13接入微处理器1.9的信号输入端，微处理器1.9的信号输出端连接有存储器1.14，微处理器1.9还通过液晶驱动器1.15连接有显示屏1.16；

管道用红外甲烷传感器2包括有单片机2.1，单片机2.1的频率输出接口2.2通过红外光源驱动电路2.3控制连接红外光源2.4，红外光源2.4向红外敏感元件2.5间歇性发射红外光，红外敏感元件2.5旁设有温度补偿模块2.6，红外敏感元件2.5连接有软启动电源2.7，软启动电源2.7连接有保护电路2.8，红外敏感元件2.5的信号输出端接入差分放大电路2.9的信号输入端，差分放大电路2.9的其中两个信号输出端分别连接保护电路2.8、A/D转换器2.10、信号输出电路2.21，A/D转换器2.10的数字信号输出端接入单片机2.1，温度补偿模块2.6的信号输出端通过A/D转换器2.11连接单片机2.1，单片机2.1连接有遥控器接收头2.12，遥控器接收头2.12与遥控器2.13进行无线通信，单片机2.1还外接有声光报警接口2.14、电流输出接口2.15、振荡器2.16、数码管2.17、存储器2.18、看门狗电路2.19；

管道用一氧化碳传感器3包括有单片机3.1、温度补偿模块3.2，单片机3.1的信号输入端连接有遥控调校器3.3，遥控调校器3.3连接有热催化电桥3.4，热催化电桥3.4的信号输出端连接线性放大电路3.5，线性放大电路3.5连接A/D转换器3.6，A/D转换器3.6接入单片机3.1，热催化电桥3.4旁设有温度补偿模块3.1，温度补偿模块3.1通过线性放大电路3.7、A/D转换器3.8与单片机3.1连接，热催化电桥3.4的电源端与开关电源3.9之间连接有稳压电路3.10，单片机3.1外接有声光报警电路3.11、看门狗电路3.12、存储器3.13、信号输出电路3.14，单片机1还通过I/O接口3.15连接有数码管3.16。

流量计积算仪1.3的微处理器1.9上设有外部信号接口，外部信号接口连接有多个按键1.17。

Claims

1.矿用数字化多气体参数测量装置，其特征在于：包括有安装在气体管道上的矿用旋进漩涡流量传感器、管道用红外甲烷传感器、管道用一氧化碳传感器，矿用旋进漩涡流量传感器、管道用红外甲烷传感器、管道用一氧化碳传感器的信号输出端共同接入显示器并将所测得的参数在显示器的显示屏一中显示，电源箱分别为各传感器、显示器供电；所述的矿用旋进漩涡流量传感器包括有结构部分、信息处理部分，结构部分包括有壳体，壳体的两端均自带有法兰，壳体的前端的内壁向中部收缩，壳体的前端内部安装有起旋器，壳体的后端内部安装有消漩器，壳体的中部内壁最小处对称设有一对压电晶体传感器以及压力传感器、温度传感器；信息处理部分包括有安装在壳体中部的流量计积算仪，流量计积算仪包括有微处理器以及与微处理器连接的电源，所述的一对压电晶体传感器的信号输出端分别通过一个前置放大器接入微处理器的信号输入端，压力传感器、温度传感器共同通过放大器、A/D转换器一接入微处理器的信号输入端，微处理器的信号输出端连接有存储器一，微处理器还通过液晶驱动器连接有显示屏二；所述的管道用红外甲烷传感器包括有单片机一，单片机一的频率输出接口通过红外光源驱动电路控制连接红外光源，红外光源向红外敏感元件间歇性发射红外光，红外敏感元件旁设有温度补偿模块一，红外敏感元件连接有软启动电源，软启动电源连接有保护电路，红外敏感元件的信号输出端接入差分放大电路的信号输入端，差分放大电路的三个信号输出端分别连接保护电路、A/D转换器二、信号输出电路一，A/D转换器二的数字信号输出端接入单片机一，温度补偿模块一的信号输出端通过A/D转换器三连接单片机一，单片机一连接有遥控器接收头，遥控器接收头与遥控器进行无线通信，单片机一还外接有声光报警接口、电流输出接口、振荡器、数码管一、存储器二、看门狗电路一；所述的管道用一氧化碳传感器，包括有单片机二、温度补偿模块二，单片机二的信号输入端连接有遥控调校器，遥控调校器连接有热催化电桥，热催化电桥的信号输出端连接线性放大电路一，线性放大电路一连接A/D转换器四，A/D转换器四接入单片机二，热催化电桥旁设有温度补偿模块二，温度补偿模块二通过线性放大电路二、A/D转换器五与单片机二连接，热催化电桥的电源端与开关电源之间连接有稳压电路，单片机二外接有声光报警电路、看门狗电路二、存储器三、信号输出电路二，单片机二还通过I/O接口连接有数码管二。

2.根据权利要求1所述的矿用数字化多气体参数测量装置，其特征在于：所述的流量计积算仪的微处理器上设有外部信号接口，外部信号接口连接有多个按键。