CN105675528A - 一种红外检测瓦斯传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种红外检测瓦斯传感器，包括用于检测瓦斯浓度信号的红外气体检测模块、用于接收红外气体检测模块输出的瓦斯浓度信号进行计算处理后并输出的控制器；控制器的输出端接有由控制输出电平高低切换的场效晶体管构成的瓦斯浓度输出模块，控制器的输出端还接有由控制输出电平高低切换的场效晶体管构成的光源脉动驱动模块，控制器的输入端接有采用人机界面遥控输入模块和红外遥控接收模块构成的参数修改模块，控制器的输出端还接有报警断电模块，报警断电模块由报警器和断电仪构成。该红外检测瓦斯传感器的结构简单，设计合理，小巧轻便，实用性强，基本上不受工业现场环境的影响，便于推广使用。

Description

一种红外检测瓦斯传感器

技术领域

本发明涉及一种瓦斯传感器，具体涉及一种红外检测瓦斯传感器。

背景技术

随着煤炭工业迅猛发展，我国煤炭安全生产隐患也日益突出，主要表现在煤矿瓦斯超标严重。因此需对瓦斯进行实时监控，以控制瓦斯浓度。目前，我国大部分矿井使用的是催化式瓦斯传感器，该传感器易受煤矿恶劣现场环境影响，采集精度差，零点漂移严重，每隔一定时间需人为校正，既增大了维护成本，又降低了数据采集精度。同时，由于催化式传感器容易产生催化中毒现象，因此该传感器的使用寿命比较短。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种红外检测瓦斯传感器。该红外检测瓦斯传感器的结构简单，设计合理，小巧轻便，实用性强，便于推广使用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种红外检测瓦斯传感器，其特征在于：包括用于检测瓦斯浓度信号的红外气体检测模块、用于接收所述红外气体检测模块输出的瓦斯浓度信号进行计算处理后并输出的控制器；所述红外气体检测模块包括红外气体传感头和用于对所述红外气体传感头输出信号进行放大的放大电路，所述红外气体传感头由光源、采样气室、活动通道热电检测头和参考通道热电检测头组成；所述控制器的输出端接有由控制输出电平高低切换的场效晶体管构成的瓦斯浓度输出模块，所述控制器的输出端还接有由控制输出电平高低切换的场效晶体管构成的光源脉动驱动模块，所述控制器的输入端接有采用人机界面遥控输入模块和红外遥控接收模块构成的参数修改模块，所述控制器的输出端还接有报警断电模块，所述报警断电模块由报警器和断电仪构成。

上述的一种红外检测瓦斯传感器，其特征在于：所述控制器采用芯片PIC16F877A。

上述的一种红外检测瓦斯传感器，其特征在于：所述红外遥控接收模块为HS0038红外遥控接收模块。

上述的一种红外检测瓦斯传感器，其特征在于：所述断电仪采用ZYA1-DJ-4Y断电仪。

上述的一种红外检测瓦斯传感器，其特征在于：所述报警器采用声光报警器。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明采用红外瓦斯传感器利用红外光谱对目标气体进行检测，基本上不受工业现场环境的影响。

2、本发明采用的双通道采样技术，可以自我抑制零漂。相对于催化式气体传感器，红外瓦斯传感器具有更高的精度和可靠性，特别适用于煤矿等恶劣工业现场环境中。

3、本发明采用红外瓦斯传感器，不会存在传统的催化式传感器容易出现的催化剂中毒现象，因而稳定性高，使用寿命长。

4、本发明参数修改采用红外接收模块HS0038，因此修改参数快捷、简单、方便。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的电路原理框图。

附图标记说明:

1—红外气体检测模块；1-1—红外气体传感头；

1-2—放大电路；2—参数修改模块；

2-1—人机界面遥控输入模块；2-2—红外遥控接收模块；

3—控制器；4—瓦斯浓度输出模块；

5—光源脉动驱动模块；6—报警断电模块；

6-1—报警器；6-2—断电仪。

具体实施方式

如图1所示的一种红外检测瓦斯传感器，包括用于检测瓦斯浓度信号的红外气体检测模块1、用于接收所述红外气体检测模块1输出的瓦斯浓度信号进行计算处理后并输出的控制器3；所述红外气体检测模块1包括红外气体传感头1-1和用于对所述红外气体传感头1-1输出信号进行放大的放大电路1-2，所述红外气体传感头1-1由光源、采样气室、活动通道热电检测头和参考通道热电检测头组成；所述控制器3的输出端接有由控制输出电平高低切换的场效晶体管构成的瓦斯浓度输出模块4，所述控制器3的输出端还接有由控制输出电平高低切换的场效晶体管构成的光源脉动驱动模块5，所述控制器3的输入端接有采用人机界面遥控输入模块2-1和红外遥控接收模块2-2构成的参数修改模块2，所述控制器3的输出端还接有报警断电模块6，所述报警断电模块6由报警器6-1和断电仪6-2构成。

本实施例中，所述控制器3采用芯片PIC16F877A。所述红外遥控接收模块2-2为HS0038红外遥控接收模块。所述断电仪6-2采用ZYA1-DJ-4Y断电仪。所述报警器6-1采用声光报警器。

本实施例中，红外气体检测模块1主要是根据不同气体在不同浓度下对红外光谱的吸收率不一样。红外气体传感头1-1由光源、采样气室、活动通道热电检测头和参考通道热电检测头组成。热电检测头产生的信号依赖于气体吸收红外光谱后入射辐射的变化。为减少或消除光线的背景干涉作用，并使活动探头和参考探头检测到入射辐射的变化，光源必须是脉动的。相应的从探头输出的信号和光源的脉动是同步的。因此，随着驱动光源方波的变化，探头输出波形的最大值和最小值构成了有用的检测信号。它们的差值与入射辐射的强度有关。活动探测头给出了由目标气体浓度所影响的入射辐射量，相应的，参考探头给出了不受目标气体浓度影响的入射辐射量，两个探头输出信号峰峰值的比值与气体浓度相关。根据相应的公式即可求出气体浓度。

本实施例中，所述光源脉动驱动模块5为波灯丝提供最适宜的驱动电压为4Hz，占空比为50％的脉冲方波电源。高电平小于5V，以免烧坏灯丝。低电平大于0V，使灯丝不会完全冷却，在开关状态能快速的切换。正电源经开关电源模块LM2575变成6V左右的稳压电源,再经过控制器3产生4Hz频率、占空比为50％的方波脉冲。

本实施例中，控制器3通过光源脉冲定时器的中断处理程序对A/D转换后的数字量进行读写。采用软件滤波来降低干扰，在每个波峰或波谷读取若干个采样值，再取其平均值。当处于波谷时，求出峰峰值，再将所求的峰峰值放入缓冲区中进行多次滑动窗口平均。求出有效的峰峰值,计算出吸收分数，最后利用拟合直线公式求出气体浓度值。

本实施例中，瓦斯浓度输出模块4，控制器3以数字脉冲的形式将采集的浓度信息输出。脉冲频率200-1000Hz,对应着体积分数0-4％。根据采集浓度的变化改变定时器时长，从而改变输出脉冲的频率。

本实施例中，报警断电模块6当体积分数值超过系统设置的报警点时，输出报警信号，启动声光报警器。当体积分数超过断电点时，输出断电信号，断开设备的电源。当系统检测到瓦斯体积分数超过LEL体积分数时，为避免高浓度瓦斯对传感头的损害，系统将会切断传感头的供电电源LM2575。当系统检测到传感头掉电时，系统显示一个负的最大值。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (5)

1.一种红外检测瓦斯传感器，其特征在于：包括用于检测瓦斯浓度信号的红外气体检测模块(1)、用于接收所述红外气体检测模块(1)输出的瓦斯浓度信号进行计算处理后并输出的控制器(3)；所述红外气体检测模块(1)包括红外气体传感头(1-1)和用于对所述红外气体传感头(1-1)输出信号进行放大的放大电路(1-2)，所述红外气体传感头(1-1)由光源、采样气室、活动通道热电检测头和参考通道热电检测头组成；所述控制器(3)的输出端接有由控制输出电平高低切换的场效晶体管构成的瓦斯浓度输出模块(4)，所述控制器(3)的输出端还接有由控制输出电平高低切换的场效晶体管构成的光源脉动驱动模块(5)，所述控制器(3)的输入端接有采用人机界面遥控输入模块(2-1)和红外遥控接收模块(2-2)构成的参数修改模块(2)，所述控制器(3)的输出端还接有报警断电模块(6)，所述报警断电模块(6)由报警器(6-1)和断电仪(6-2)构成。

2.根据权利要求1所述的一种红外检测瓦斯传感器，其特征在于：所述控制器(3)采用芯片PIC16F877A。

3.根据权利要求1所述的一种红外检测瓦斯传感器，其特征在于：所述红外遥控接收模块(2-2)为HS0038红外遥控接收模块。

4.根据权利要求1所述的一种红外检测瓦斯传感器，其特征在于：所述断电仪(6-2)采用ZYA1-DJ-4Y断电仪。

5.根据权利要求1所述的一种红外检测瓦斯传感器，其特征在于：所述报警器(6-1)采用声光报警器。