CN108489615A - 一种复合型管道火花探测器及其探测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种管道安全检测技术，特别涉及的是一种对管道内多种数据采集并结合火花探测器从而对管道安全进行评估和预警的复合型管道火花探测器及其探测方法，包括压力采集模块、温度采集模块、火花数采集模块、信号放大模块、微处理器和电源；所述压力采集模块包括基准源、扩散硅压力传感器、差分放大电路、AD采样电路；基准源输出分别与扩散硅压力传感器输入、AD采样电路输入连接；扩散硅压力传感器输出与差分放大电路输入连接；差分放大电路输出与AD采样电路另一输入连接；AD采样电路输出与微处理器输入连接；所述温度采集模块包括铂电阻温度传感器若干、信号放大电路一和AD转换电路一，所述铂电阻温度传感器输出与信号放大电路一输入连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种管道安全检测技术，特别涉及的是一种复合型管道火花探测器及其探测方法。
背景技术
在木料、金属、粮食等产品或中间物料的加工过程中，不可避免的会产生粉尘，而为了保证安全性，一般采用粉尘管道将粉尘进行收集排出，而在管道内部，粉尘容易以为摩擦生热而产生火花，造成比较大的安全隐患，这就需要对粉尘管道内部进行火花探测和熄灭，对于管道内火花的检测主要采用火花探测器进行火花检测。
火花探测器广泛应用于管道的安全防护。火花探测器对火花的探测方式主要就是采用火花探头对管道内火花数量进行检测，其基本原理就是通过火花探头上设有滤波片和红外线传感器，通过接受指定波长的光纤，进而当有火花产生时，火花的光穿过滤波片被红外线传感器接收，进而通过控制模块对外发出触发信号和计数等。
但目前的火花探测器存在的问题是只能对管道内的火花进行计数和检测，由于仅通过火花的亮光进行检测，所以对于红外线传感器的灵敏度要求较高，红外线传感器的灵敏度越高检测效果越好，但红外线传感器的灵敏度不可能达到完美，并且越好的红外线传感器其价格成本也越贵，所以结合市场需求和价格要求，目前生产的火花探测器仍然会对火花的检测存在误差、误报，且误差率和误报率仍然较高。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供一种对管道内多种数据采集并结合火花探测器从而对管道安全进行评估和预警的复合型管道火花探测器及其探测方法。
为实现以上技术目的,本发明的技术方案是:一种复合型管道火花探测器，包括压力采集模块、温度采集模块、火花数采集模块、信号放大模块、微处理器和电源；
所述压力采集模块包括基准源、扩散硅压力传感器、差分放大电路、AD采样电路；所述基准源输出分别与扩散硅压力传感器输入、AD采样电路输入连接；扩散硅压力传感器输出与差分放大电路输入连接；差分放大电路输出与AD采样电路另一输入连接；AD采样电路输出与微处理器输入连接；
所述温度采集模块包括铂电阻温度传感器若干、信号放大电路一和AD转换电路一，所述铂电阻温度传感器输出与信号放大电路一输入连接，信号放大电路一输出与AD转换电路一输入连接，AD转换电路一输出与微处理器输入连接；
所述火花数采集模块包括红外线传感器若干、信号放大电路二和AD转换电路二，所述红外线传感器输出与信号放大电路二输入连接，信号放大电路二输出与AD转换电路二输入连接，AD转换电路二输出与微处理器输入连接；
所述微处理器输入与电源输出连接。
作为优选，还包括磁耦隔离电路，所述微处理器输出与磁耦隔离电路输入连接，所述磁耦隔离电路通过RS485与上位机连接。
作为优选，还所述红外线传感器为LXD系列红外线传感器。
作为优选，所述微处理器为STM-F系列单片机。
作为优选，还包括滤波电路，所述滤波电路分别位于扩散硅压力传感器输出与差分放大电路输入之间、铂电阻温度传感器输出与信号放大电路一输入之间、红外线传感器输出与信号放大电路二输入之间。
为实现以上技术目的,本发明的技术方案是:一种复合型管道火花探测器的探测方法，包括：
步骤一：通过火花数采集模块对管道内是否有火花产生进行检测；
步骤二：通过压力采集模块、温度采集模块对管道内的压力和温度进行连续24小时监测并通过微处理器进行数据传输从而形成压力和温度的线性图表；
步骤三：去除压力和温度的线性图表中，火花产生时的波动数据；
步骤四：进行多次步骤二并进行图表统计获取压力和温度的平均值线性图表；
步骤五：对管道内压力、温度和火花进行检测；当火花数采集模块收到触发信号时，则对压力值和温度值进行检测，若压力变化幅度超过20Pa或温度超过5度则微处理器发出报警触发信号。
以上描述可以看出，本发明具备以下优点：本发明的复合型管道火花探测器及其探测方法实际上将传统的管道火花的检测问题进行了替换，更加从全局考虑，从而避开了火花探测器的误差问题，原因如下：传统的管道安全检测需要对管道内火花进行检测实际上也是因为火花的数量和大小会引起管道运输的粉尘等材料出现爆炸或者火灾，但并非一有火花就一定会引起火灾或爆炸，但当发生爆炸和火灾的情形出现时，一方面会有火花的出现，另一方面火花的出现也必然会引起管道内的温度和压力的波动，所以通过对管道内火花、温度和压力的24小时连续监测，从而获取基准数据后，再通过连续的火花、温度和压力监测从而分析出波动数据值是否可能会引起管道内粉尘燃烧和爆炸，从而进一步保障了管道安全，还降低了火花探测器的精度要求。
附图说明
图1为本发明的复合型管道火花探测器的电路框示图。
具体实施方式
如图所示，一种复合型管道火花探测器，包括压力采集模块、温度采集模块、火花数采集模块、信号放大模块、微处理器和电源；
所述压力采集模块包括基准源、扩散硅压力传感器、差分放大电路、AD采样电路；所述基准源输出分别与扩散硅压力传感器输入、AD采样电路输入连接；扩散硅压力传感器输出与差分放大电路输入连接；差分放大电路输出与AD采样电路另一输入连接；AD采样电路输出与微处理器输入连接；
所述温度采集模块包括铂电阻温度传感器若干、信号放大电路一和AD转换电路一，所述铂电阻温度传感器输出与信号放大电路一输入连接，信号放大电路一输出与AD转换电路一输入连接，AD转换电路一输出与微处理器输入连接；
所述火花数采集模块包括红外线传感器若干、信号放大电路二和AD转换电路二，所述红外线传感器输出与信号放大电路二输入连接，信号放大电路二输出与AD转换电路二输入连接，AD转换电路二输出与微处理器输入连接；
所述微处理器输入与电源输出连接。
还包括磁耦隔离电路，所述微处理器输出与磁耦隔离电路输入连接，所述磁耦隔离电路通过RS485与上位机连接。
还所述红外线传感器为LXD系列红外线传感器。
所述微处理器为STM-F系列单片机。
还包括滤波电路，所述滤波电路分别位于扩散硅压力传感器输出与差分放大电路输入之间、铂电阻温度传感器输出与信号放大电路一输入之间、红外线传感器输出与信号放大电路二输入之间。
一种复合型管道火花探测器的探测方法，包括：
步骤一：通过火花数采集模块对管道内是否有火花产生进行检测；
步骤二：通过压力采集模块、温度采集模块对管道内的压力和温度进行连续24小时监测并通过微处理器进行数据传输从而形成压力和温度的线性图表；
步骤三：去除压力和温度的线性图表中，火花产生时的波动数据；
步骤四：进行多次步骤二并进行图表统计获取压力和温度的平均值线性图表；
步骤五：对管道内压力、温度和火花进行检测；当火花数采集模块收到触发信号时，则对压力值和温度值进行检测，若压力变化幅度超过20Pa或温度超过5度则微处理器发出报警触发信号。
本发明一方面采用LXD系列的高精度光学波长检测传感器，利用信号分析、信号放大，可以对波长在820nm和880nm反应敏感，进而进提高了火花检测的灵敏度，又将温度采集模块、压力采集模块与火花数采集模块进行整合，从而可以大大的提高整个管道的安全性监测，同时可以在上位机上显示压力、温度和火花数三位数据的线性图表从而直观的体现当下管道的安全性指标。
以上对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种复合型管道火花探测器，其特征在于：包括压力采集模块、温度采集模块、火花数采集模块、信号放大模块、微处理器和电源；
所述压力采集模块包括基准源、扩散硅压力传感器、差分放大电路、AD采样电路；所述基准源输出分别与扩散硅压力传感器输入、AD采样电路输入连接；扩散硅压力传感器输出与差分放大电路输入连接；差分放大电路输出与AD采样电路另一输入连接；AD采样电路输出与微处理器输入连接；
所述温度采集模块包括铂电阻温度传感器若干、信号放大电路一和AD转换电路一，所述铂电阻温度传感器输出与信号放大电路一输入连接，信号放大电路一输出与AD转换电路一输入连接，AD转换电路一输出与微处理器输入连接；
所述火花数采集模块包括红外线传感器若干、信号放大电路二和AD转换电路二，所述红外线传感器输出与信号放大电路二输入连接，信号放大电路二输出与AD转换电路二输入连接，AD转换电路二输出与微处理器输入连接；
所述微处理器输入与电源输出连接。
2.根据权利要求1所述的复合型管道火花探测器，其特征在于：还包括磁耦隔离电路，所述微处理器输出与磁耦隔离电路输入连接，所述磁耦隔离电路通过RS485与上位机连接。
3.根据权利要求1所述的复合型管道火花探测器，其特征在于：还所述红外线传感器为LXD系列红外线传感器。
4.根据权利要求1所述的复合型管道火花探测器，其特征在于：所述微处理器为STM-F系列单片机。
5.根据权利要求1所述的复合型管道火花探测器，其特征在于：还包括滤波电路，所述滤波电路分别位于扩散硅压力传感器输出与差分放大电路输入之间、铂电阻温度传感器输出与信号放大电路一输入之间、红外线传感器输出与信号放大电路二输入之间。
6.一种复合型管道火花探测器的探测方法，其特征在于：包括：
步骤一：通过火花数采集模块对管道内是否有火花产生进行检测；
步骤二：通过压力采集模块、温度采集模块对管道内的压力和温度进行连续24小时监测并通过微处理器进行数据传输从而形成压力和温度的线性图表；
步骤三：去除压力和温度的线性图表中，火花产生时的波动数据；
步骤四：进行多次步骤二并进行图表统计获取压力和温度的平均值线性图表；
步骤五：对管道内压力、温度和火花进行检测；当火花数采集模块收到触发信号时，则对压力值和温度值进行检测，若压力变化幅度超过20Pa或温度超过5度则微处理器发出报警触发信号。
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