CN107966250B - 一种面向气体传感的微型多功能结构渗液检测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种面向气体传感的微型多功能结构渗液检测仪，包括渗液检测处理模块和声预警及能源供给模块，渗液检测处理模块由检测盒及其内部的渗液检测处理柔性电路模块组成，声预警及能源供给模块由预警盒及其内部的微型蜂鸣预警器和微型可充电锂电池组成。本发明提供的一种面向气体传感的微型多功能结构渗液检测仪，突破了传统的接触式测试方式，能够解决内部空间狭小、结构复杂的冷板系统水道的有效检测密封性问题，最大化地利用了碎片化的狭小空隙，充分适应了冷板系统内部的复杂空间结构。
Description
技术领域
本发明涉及一种面向气体传感的微型多功能结构渗液检测仪，属于相控阵天线冷板液体渗漏检测仪器技术领域。
背景技术
有源相控阵雷达工作时会产生极高的热流密度，通常利用液冷冷板实现散热。乙二醇基冷却液最低冰点可达-68℃，防冻性能好，具有沸点高、泡沫倾向低、粘温性能好、防腐和防垢等特点，被广泛应用于相控阵雷达、航空、汽车发动机等冷却系统中。在冷却液的实际工程应用中，常遇到微小尺度的渗漏，因漏量小以及液态工质的粘性及表面张力等作用，难以有效实现对渗漏的测量。一旦渗漏不能被及时发现，渗漏可能发展为泄漏，对周边的人，仪器设备和生态环境均会造成威胁。因此，针对乙二醇基冷却液渗漏的测量具有重要的现实意义。
目前液体泄漏检测技术一般采用了日本欧姆龙集团的高聚物电缆式液漏传感器。该类传感器的优点是可以在复杂空间结构内任意布置，适合雷达系统内部复杂空间结构，并且在一定程度上可以给出漏水位置。但该类传感器存在以下重要问题：
1、空气中的水气凝露造成的频繁误报，增大人工检查的工作量；2、该传感器采用接触式测量，要求漏液流至传感器表面方可发出报警，无法及时测量到微量液体渗漏，实现不了即时预警。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种面向气体传感的微型多功能结构渗液检测仪，采用蜂窝夹层内芯结构，突破了传统的接触式测试方式，能够解决内部空间狭小、结构复杂的冷板系统水道的有效检测密封性问题。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种面向气体传感的微型多功能结构渗液检测仪，包括渗液检测处理模块和声预警及能源供给模块，所述渗液检测处理模块由检测盒及其内部的渗液检测处理柔性电路模块组成，所述检测盒包括第一磁性底层吸附基板和第一顶层基板，所述第一磁性底层吸附基板和第一顶层基板之间填充有第一铝蜂窝夹层内芯，第一铝蜂窝夹层内芯的上表面设有凹槽，凹槽内镶嵌有渗液检测处理柔性电路模块，所述第一顶层基板上设有第一顶盖；所述声预警及能源供给模块由预警盒及其内部的微型蜂鸣预警器和微型可充电锂电池组成，所述预警盒包括第二磁性底层吸附基板和第二顶层基板，所述第二磁性底层吸附基板和第二顶层基板之间填充有第二铝蜂窝夹层内芯，第二铝蜂窝夹层内芯的上表面设有凹槽，凹槽内镶嵌有微型蜂鸣预警器和微型可充电锂电池，所述第二顶层基板上设有第二顶盖，微型蜂鸣预警器和微型可充电锂电池均通过柔性电缆与渗液检测处理柔性电路模块电连接，所述柔性电缆从第一铝蜂窝夹层内芯和第二铝蜂窝夹层内芯分别设置的缺口穿过。
所述第一顶层基板、第一铝蜂窝夹层内芯和第一磁性底层吸附基板之间，以及第二顶层基板、第二铝蜂窝夹层内芯和第二磁性底层吸附基板之间均通过环氧树脂黏合剂粘合。
所述渗液检测处理柔性电路模块包括第一柔性电路板，以及集成在第一柔性电路板上的CCS811数字气体传感器和PNP三极管，所述微型蜂鸣预警器和微型可充电锂电池集成在第二柔性电路板上，所述微型蜂鸣预警器的一端接地，另一端接PNP三极管的c引脚，微型可充电锂电池的一端接地，另一端通过开关元件分别接入PNP三极管的e引脚和CCS811数字气体传感器，CCS811数字气体传感器与PNP三极管的b引脚连接。
所述渗液检测处理柔性电路模块的除CCS811数字气体传感器部分、微型蜂鸣预警器和微型可充电锂电池均覆涂有环氧树脂类三防漆。
所述第一顶盖和第二顶盖分别通过过盈配合方式嵌扣在第一顶层基板和第二顶层基板上。
所述第二顶层基板设置有蜂鸣器发音孔。
本发明基于其技术方案所具有的有益效果在于：
(1)本发明面向气体传感的微型多功能结构渗液检测仪采用了基于多功能结构的微型化电路集成方式，采用多功能结构方式将功能电路的能量供给系统、传感采集判决系统、声预警系统柔性连接在一起，能够适应不规则曲面的狭小安装空间；
(2)本发明面向气体传感的微型多功能结构渗液检测仪是一种基于气体敏感元件的挥发性有机气体(VOC)检测系统，采用蜂窝夹层内芯结构对湿度环境极为敏感，能够在相对密闭的冷板空间中高灵敏地检测到漏液乙二醇的气态挥发，并通过蜂鸣声方式进行预警；同时可以避免空气中的水凝易产生误报的情况，提高检测仪的可靠度；此外，采用环氧树脂类三防漆对蜂窝夹层内芯中对所有电路部分进行处理，可有效避免外界环境对渗液检测仪的影响，增强其可靠性；
(3)本发明面向气体传感的微型多功能结构渗液检测仪采用第一磁性底层吸附基板和第二磁性底层吸附基板，能够实现基于磁性底材吸附的多功能结构安装方式，它将磁性软质材料充当多功能结构的基板，与电路模块的柔性电路板胶结在一起，使电路能够通过磁性基板牢固地曲面依附在冷板系统水道被测部位，达到固定测试系统的目的；
(4)本发明面向气体传感的微型多功能结构渗液检测仪采用“底板+蜂窝夹层内芯+顶板”结构，与传统结构相比，本结构采用的蜂窝夹层结构能够最大化地利用了碎片化的狭小空隙，减小渗液检测仪的体积，充分适应了冷板系统内部的复杂空间结构。
附图说明
图1是本发明面向气体传感的微型多功能结构渗液检测仪的电气部分模块示意图。
图2是本发明面向气体传感的微型多功能结构渗液检测仪的结构示意图。
图3是本发明面向气体传感的微型多功能结构渗液检测仪的的实施环境示意图。
图4是本发明面向气体传感的微型多功能结构渗液检测仪的电路模块连接示意图。
图中：1-第一磁性底层吸附基板，2-渗液检测处理柔性电路模块，3-第一铝蜂窝夹层内芯，4-第一顶层基板，5-第一顶盖，6-柔性电缆，7-微型蜂鸣预警器，8-第二顶盖，9-第二顶层基板，10-微型可充电锂电池，11-第二铝蜂窝夹层内芯，12-第二磁性底层吸附基板，13-抽屉，14-冷却液接头，15-冷却液管路，16-侧壁。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明提供了一种面向气体传感的微型多功能结构渗液检测仪，参照图1和图2，包括渗液检测处理模块和声预警及能源供给模块，所述渗液检测处理模块由检测盒及其内部的渗液检测处理柔性电路模块2组成，所述检测盒包括第一磁性底层吸附基板1和第一顶层基板4，所述第一磁性底层吸附基板1和第一顶层基板之间填充有第一铝蜂窝夹层内芯3，第一铝蜂窝夹层内芯3的上表面设有凹槽，凹槽内镶嵌有渗液检测处理柔性电路模块2，所述第一顶层基板4上设有第一顶盖5；所述声预警及能源供给模块由预警盒及其内部的微型蜂鸣预警器7和微型可充电锂电池10组成，所述预警盒包括第二磁性底层吸附基板12和第二顶层基板9，所述第二磁性底层吸附基板12和第二顶层基板9之间填充有第二铝蜂窝夹层内芯11，第二铝蜂窝夹层内芯11的上表面设有凹槽，凹槽内镶嵌有微型蜂鸣预警器7和微型可充电锂电池8，所述第二顶层基板9设置有蜂鸣器发音孔，当发生液体渗漏时蜂鸣预警器发出的声音从小口中传出，所述第二顶层基板9上设有第二顶盖8，微型蜂鸣预警器7和微型可充电锂电池8均通过柔性电缆6与渗液检测处理柔性电路模块2电连接，所述柔性电缆6从第一铝蜂窝夹层内芯3和第二铝蜂窝夹层内芯11分别设置的缺口穿过。
所述第一顶层基板4、第一铝蜂窝夹层内芯3和第一磁性底层吸附基板1之间，以及第二顶层基板9、第二铝蜂窝夹层内芯11和第二磁性底层吸附基板12之间均通过环氧树脂黏合剂粘合。
所述第一顶盖和第二顶盖分别通过过盈配合方式嵌扣在第一顶层基板和第二顶层基板上。
参照图4，所述渗液检测处理柔性电路模块包括第一柔性电路板，以及集成在第一柔性电路板上的CCS811数字气体传感器和PNP三极管，所述微型蜂鸣预警器和微型可充电锂电池集成在第二柔性电路板上，所述微型蜂鸣预警器的一端接地，另一端接PNP三极管的c引脚，微型可充电锂电池的一端接地，另一端通过开关元件分别接入PNP三极管的e引脚和CCS811数字气体传感器，CCS811数字气体传感器与PNP三极管的b引脚连接。所述渗液检测处理柔性电路模块的除CCS811数字气体传感器部分、微型蜂鸣预警器和微型可充电锂电池均覆涂有环氧树脂类三防漆。
参照图3为本发明面向气体传感的微型多功能结构渗液检测仪的工作环境示意图。工作时，利用第一顶盖5上凸起的工艺柄揭去渗液检测处理柔性电路上面的作为保护作用的第一顶盖5，露出气体传感检测部分，将气体传感检测及输出驱动单元通过柔性电路板附着的磁性软质基板紧贴在如图3所示的抽屉13内的冷却液接头14旁边的同平面空余壁面，将集成有微型可充电电池和微型蜂鸣预警器的柔性电路板通过各自附着的磁性软质基板紧贴在如图3所示的冷却液管路15的冷却液接头14的侧壁16上，两者基本呈90°关系，通过柔性电缆6进行电气信号的通信。该结构与安装方式最大化地利用了碎片化的狭小空隙，充分适应了冷板系统内部的复杂空间结构。
本发明面向气体传感的微型多功能结构渗液检测仪的渗液检测处理柔性电路模块以超低功耗CCS811数字气体传感器为核心，它能够高灵敏地检测乙二醇的挥发成分，及时判别当前是否处于渗漏状态。如图4所示，开关闭合后声预警及能源供给柔性电路模块中的电池开始供电，经稳压后输出标称电压3.3V，CCS811开始工作。当它通过气态浓度值判别出一定含量的乙二醇后就会认为渗漏出现，随后输出“nINT”低电平有效的中断信号输出至由PNP三极管构成的反向驱动单元，如图4所示。在“nINT”低电平条件下，PNP三极管的发射级与集电极导通，3.3V的VCC电压经发射级导通至集电极，驱动微型蜂鸣预警模块，通过声音鸣响的方式实现预警。
整个电路具有低功耗的特点，所以采用微型可充电锂电池实现整个系统的供电。当电池电量不足时可以充电续航，继续维持整个系统的工作。当整个系统不需要工作时，可以关断电池供电电源让渗液检测仪处于关机状态。
本发明面向气体传感的微型多功能结构渗液检测仪的测试流程为：
(1)安装微型可充电锂离子电池，接通开关电源，给CCS811数字气体传感器供电，供电电压3.3V左右；
(2)CCS811数字气体传感器上电后首先通过阻容电路进行复位，随后进入程序装载模式；
(3)为了保证渗液检测仪在低功耗状态完成检测，向MEAS_MODE寄存器写入“0X3C”控制字，设置CCS811数字气体传感器每60秒采样一次周围气体；
(4)根据无渗漏环境周围气体浓度值的测试结果，确定渗漏发生的标准浓度门限值，将其写入CCS811中的THRESHOLD寄存器中，作为CCS811的INTERRUPT寄存器中断触发的条件；
(5)程序装载结束后向START启动寄存器写入控制字“0XF4”，并回读STATUS状态寄存器的bit4位，用以确认程序是否成功装载，程序成功装载后，进入低功耗检测状态；
(6)当CCS811数字气体传感器检测到周围环境的乙二醇浓度值超过THRESHOLD寄存器所预设的门限值时，触发中断功能，“nINT”引脚变低，如图4所示，PNP三极管导通，微型蜂鸣预警器发出警报声，警示冷板系统水道渗水。
本发明提供了一种面向气体传感的微型多功能结构渗液检测仪，采用蜂窝夹层内芯结构，突破了传统的接触式测试方式，能够解决内部空间狭小、结构复杂的冷板系统水道的有效检测密封性问题。
Claims (6)
1.一种面向气体传感的微型多功能结构渗液检测仪，其特征在于：包括渗液检测处理模块和声预警及能源供给模块，所述渗液检测处理模块由检测盒及其内部的渗液检测处理柔性电路模块组成，所述检测盒包括第一磁性底层吸附基板和第一顶层基板，所述第一磁性底层吸附基板和第一顶层基板之间填充有第一铝蜂窝夹层内芯，第一铝蜂窝夹层内芯的上表面设有凹槽，凹槽内镶嵌有渗液检测处理柔性电路模块，所述第一顶层基板上设有第一顶盖；所述声预警及能源供给模块由预警盒及其内部的微型蜂鸣预警器和微型可充电锂电池组成，所述预警盒包括第二磁性底层吸附基板和第二顶层基板，所述第二磁性底层吸附基板和第二顶层基板之间填充有第二铝蜂窝夹层内芯，第二铝蜂窝夹层内芯的上表面设有凹槽，凹槽内镶嵌有微型蜂鸣预警器和微型可充电锂电池；所述第二顶层基板上设有第二顶盖，微型蜂鸣预警器和微型可充电锂电池均通过柔性电缆与渗液检测处理柔性电路模块电连接，所述柔性电缆从第一铝蜂窝夹层内芯和第二铝蜂窝夹层内芯分别设置的缺口穿过。
2.根据权利要求1所述的面向气体传感的微型多功能结构渗液检测仪，其特征在于：所述第一顶层基板、第一铝蜂窝夹层内芯和第一磁性底层吸附基板之间，以及第二顶层基板、第二铝蜂窝夹层内芯和第二磁性底层吸附基板之间均通过环氧树脂黏合剂粘合。
3.根据权利要求1所述的面向气体传感的微型多功能结构渗液检测仪，其特征在于：所述渗液检测处理柔性电路模块包括第一柔性电路板，以及集成在第一柔性电路板上的CCS811数字气体传感器和PNP三极管，所述微型蜂鸣预警器和微型可充电锂电池集成在第二柔性电路板上，所述微型蜂鸣预警器的一端接地，另一端接PNP三极管的c引脚，微型可充电锂电池的一端接地，另一端通过开关元件分别接入PNP三极管的e引脚和CCS811数字气体传感器，CCS811数字气体传感器与PNP三极管的b引脚连接。
4.根据权利要求3所述的面向气体传感的微型多功能结构渗液检测仪，其特征在于：所述渗液检测处理柔性电路模块的除CCS811数字气体传感器部分、微型蜂鸣预警器和微型可充电锂电池均覆涂有环氧树脂类三防漆。
5.根据权利要求1所述的面向气体传感的微型多功能结构渗液检测仪，其特征在于：所述第一顶盖和第二顶盖分别通过过盈配合方式嵌扣在第一顶层基板和第二顶层基板上。
6.根据权利要求1所述的面向气体传感的微型多功能结构渗液检测仪，其特征在于：所述第二顶层基板设置有蜂鸣器发音孔。
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