CN109655193B - 一种无线气体压力监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线气体压力监测系统，包括装置主体、隔膜、反射镜、红外线发射器、光敏传感器、单片机；装置主体内部空间由隔膜分割成两个气室，其中一个气室连接待测气体管道，另一个为标准大气压的密闭气室；红外线发射器，用于提供红外线光源；隔膜为压力形变材质，能够根据隔膜两面气体压力值的不同发生形变，凸向气体压力值较小的气室；反射镜包括至少两个反射镜，反射镜与隔膜连接；反射镜沿水平方向布置，并在位置上相对交错，将红外线光源经过反射镜反射传递给光敏传感器；光敏传感器按水平方向密集均匀排布多个；光敏传感器与单片机连接；单片机集成有无线传输模块，能够通过无线信号将检测数据传输给终端。
Description
技术领域
本发明涉及一种无线气体压力监测系统，特别是涉及一种高灵敏度的无线气体压力监测系统，属于电力系统应用技术领域。
背景技术
现阶段的气体压力传感器主要是以压阻传感器为基础，通过设置2个气室（一个连接待测气体管道，一个密闭标准大气压室，中间通过可凹凸的隔膜进行分隔），隔膜与压阻传感器之间连接弹簧，将隔膜两侧气体通过弹簧所受的力作用在传感器上，以此反映待测气体的压力。
虽然气体压力传感器已有各种类型，但仍缺少一种高灵敏度的、无线传输的、可实时在线监测压力变化的无线气体压力监测系统。
发明内容
目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种无线气体压力监测系统。
技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种无线气体压力监测系统，其特征在于：包括装置主体、隔膜、反射镜、红外线发射器、光敏传感器、单片机；
所述装置主体内部空间由隔膜分割成两个气室，其中一个气室连接待测气体管道，另一个为密闭气室，所述密闭气室的气压为标准大气压；
所述反射镜、红外线发射器、光敏传感器位于密闭气室中；
所述红外线发射器，用于提供红外线光源，光源经过反射镜的反射照射在所述光敏传感器上；
所述隔膜为压力形变材质，能够根据隔膜两面气体压力值的不同发生形变，凸向气体压力值较小的气室；
所述反射镜包括至少两个反射镜，所述反射镜与隔膜连接，且位于密闭气室中；反射镜沿水平方向布置，并在位置上相对交错，以便于将红外线光源经过两次以上的反射传递给光敏传感器；
所述光敏传感器设置在红外线光源经过所述反射镜反射后的光路上，且按水平方向密集均匀排布多个光敏传感器，能够接收到隔膜形变后的红外线光源；
所述光敏传感器与单片机连接；所述单片机集成有无线传输模块，能够通过无线信号将检测数据传输给终端。
进一步的，所述单片机，用于通过获取接收到反射光的光敏传感器位置，并根据该位置来线性反映得到隔膜所受到的压力差，进而确定待测气体的压力值。
进一步的，所述的无线气体压力监测系统，其特征在于：检测过程中，所述反射镜与水平面的夹角将随着隔膜的形变发生变化，从而改变红外线光源的反射光路，使接收到反射光的光敏传感器的位置发生改变。
作为优选方案，所述的无线气体压力监测系统，其特征在于：所述隔膜竖直布置，所述反射镜与所述隔膜相互垂直；所述光敏传感器按水平方向密集均匀排布。
作为优选方案，所述的无线气体压力监测系统，其特征在于：所述反射镜有两个反射镜。
进一步的，两个反射镜与隔膜的连接点以隔膜的水平中心线对称布置。
作为优选方案，所述的无线气体压力监测系统，其特征在于：所述无线传输模块为无线传输模块8913D。
作为优选方案，所述的无线气体压力监测系统，其特征在于：所述终端包括F8914协调器，所述F8914协调器通过RS232接口连接PC端，将接收到的检测压力值传入PC端，进行气体压力的监测。
进一步的，所述无线传输模块将检测到的数据通过ZigBee无线网络传输至F8914协调器。
进一步的，所述的无线气体压力监测系统，其特征在于：还包括报警模块，用于响应于检测到的气体压力超过设定值，发出报警信号。
有益效果：本发明提供的无线气体压力监测系统，高灵敏度的、无线传输的、可实时在线监测压力变化，可将该无线气体压力监测系统置于电气设备内部，避免了由于设备连接密封不严造成漏气等故障，保证了设备的正常运行。同时无线传输模块将所测得的压力值反映在PC端监测系统中，为准确地测试、记录电气设备内部气体压力值的变化提供有效的记录手段。能及时采集压力信号，并在压力超过阈值时报警，对避免电气设备的运行故障具有重要意义。
附图说明
图1为实施例无线气体压力监测系统的结构示意图；
图2为实施例无线气体压力监测系统的工作流程图；
图中：1、装置主体，2、隔膜，3、反射镜，4、红外线发射器，5、光敏传感器，6、单片机，7、F8914协调器，8、PC端。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
如图1所示，一种无线气体压力监测系统，其特征在于：包括装置主体1、隔膜2、反射镜3、红外线发射器4、光敏传感器5、单片机6；
所述装置主体1内部空间由隔膜2分割成两个气室，其中一个气室11连接待测气体管道，另一个为密闭气室12，所述密闭气室的气压为标准大气压；
所述反射镜3、红外线发射器4、光敏传感器5、单片机6位于密闭气室中；
所述红外线发射器4，用于提供红外线光源，光源经过反射镜3的反射照射在所述光敏传感器5上；
所述隔膜2为压力形变材质，能够根据隔膜2两面气体压力值的不同发生形变，凸向气体压力值较小的气室；
所述反射镜3包括至少两个反射镜3，所述反射镜3与隔膜2连接，且位于密闭气室中；反射镜3沿水平方向布置，并在位置上相对交错，以便于将红外线光源经过两次以上的反射传递给光敏传感器5；
所述光敏传感器5设置在红外线光源经过所述反射镜3反射后的光路上，且按水平方向密集均匀排布多个光敏传感器5，能够接收到隔膜2形变后的红外线光源；
所述光敏传感器5与单片机6连接；所述单片机6集成有无线传输模块，能够通过无线信号将检测数据传输给终端。
所述单片机6，用于通过获取接收到反射光的光敏传感器位置，并根据该位置来线性反映得到隔膜所受到的压力差，进而确定待测气体的压力值。
进一步的，在一些实施例中，如图1所示，所述反射镜3有两个反射镜3，两个反射镜3与隔膜2的连接点以隔膜2的水平中心线对称分布。
进一步的，在一些实施例中，如图1所示，所述无线传输模块为无线传输模块8913D。
进一步的，在一些实施例中，如图1所示，所述隔膜2竖直布置，所述反射镜3与所述隔膜2相互垂直；所述光敏传感器5按水平方向密集均匀排布。
进一步的，所述终端包括F8914协调器7，所述F8914协调器通过RS232接口连接PC端8，将接收到的检测压力值传入PC端8，进行气体压力的监测。
进一步的，所述的无线气体压力监测系统，其特征在于：还包括报警模块，用于响应于检测到的气体压力超过设定值，发出报警信号。（图中未示出）
在一些实施例中，如图1所示，一种高灵敏度的无线气体压力监测系统，包括装置主体1、隔膜2、反射镜3、红外线发射器4、光敏传感器5、单片机6、F8914协调器7、PC端8；
所述装置主体1内部空间由隔膜2分割成两个气室，一个连接待测气体管道，一个是密闭的标准大气压室；
可凹凸的隔膜2，隔膜2可根据其两面气体压力值的不同发生形变，凸向气体压力值较小的气室；
所述红外线发射器4，用于提供红外线光源；
两面反射镜3采用轻质材料，所述反射镜3固定在隔膜2的表面，两面反射镜3沿水平方向布置，并在位置上相对交错，用于将红外线光源反射传递给光敏传感器5；
检测过程中，所述反射镜3与水平面的夹角将随着隔膜2的形变发生变化；从而改变红外线光源的反射光路，使接收到反射光的光敏传感器的位置发生改变。
光敏传感器5连接单片机6；
所述单片机6集成有无线传输模块8913D，可将检测到的数据通过ZigBee无线网络传输至F8914 协调器7（ZigBee无线终端）；带有无线传输模块8913D并能接收处理信号。
F8914协调器7通过RS232接口连接PC端8，将接收到的压力值传入PC端，进行气体压力的监测。
在一些实施例中，如图1、图2所示，在本专利的实施例中，以电流互感器内部气体压力的变化作为无线气体压力监测系统的监测对象进行说明。
无线气体压力监测系统放置在电流互感器内部膨胀器与绝缘油面之间，以测量其内部气体压力值。凹凸的隔膜2上设置两面反射镜3，两面反射镜3沿水平方向放置，并在位置上相对交错。隔膜2附近放置红外线发射器4，并设定合适的入射角度，照射在反射镜3上。装置主体后部设置按水平方向密集均匀排布的光敏传感器5以及接收并处理信号的单片机6，单片机6带有无线传输模块，可通过PC端接收光敏传感器反馈的信号。
当电流互感器内部气体压力增大时，由于隔膜所受到的气压差，隔膜将会朝大气压气室凸起，置于隔膜上的两面反射镜将会张开一定的角度，使得红外发射器照射在反射镜上的入射角增大。经过两次反射，红外线照射在光敏传感器上，通过检测接收到红外线的传感器的位置，进而确定待测气体压力值。
当电流互感器内部气体压力减小时，由于隔膜所受到的气压差，隔膜将会朝待测气室凸起，置于隔膜上的两面反射镜将会闭合一定的角度，使得红外发射器照射在反射镜上的入射角减小。经过两次反射，红外线照射在光敏传感器上，通过检测接收到红外线的传感器的位置，进而确定待测气体压力值。
本实施例中，设置两面反射镜则可放大入射角的变化，使得反射光落在光敏传感器上的位置与原位置相比偏移更大，提高了检测的灵敏度。通过判断接收到反射光的传感器位置，来线性反映隔膜所受到的压力差，进而确定待测气体的压力值，之后集成无线传输模块8913D的单片机可将检测到的数据通过ZigBee无线网络传输至F8914协调器7（ZigBee无线终端），F8914协调器通过RS232接口连接PC端8，将接收到的压力值传入PC端，进行气体压力的监测。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种无线气体压力监测系统，其特征在于：包括装置主体、隔膜、反射镜、红外线发射器、光敏传感器、单片机；
所述装置主体内部空间由隔膜分割成两个气室，其中一个气室连接待测气体管道，另一个为密闭气室，所述密闭气室的气压为标准大气压；
所述反射镜、红外线发射器、光敏传感器位于密闭气室中；所述红外线发射器，用于提供红外线光源，光源经过反射镜的反射照射在所述光敏传感器上；
所述隔膜为压力形变材质，能够根据隔膜两面气体压力值的不同发生形变，凸向气体压力值较小的气室；所述反射镜包括至少两个反射镜，所述反射镜与隔膜连接，且位于密闭气室中；反射镜沿水平方向布置，并在位置上相对交错，以便于将红外线光源经过两次以上的反射传递给光敏传感器； 所述光敏传感器设置在红外线光源经过所述反射镜反射后的光路上，且按水平方向密集均匀排布多个光敏传感器，能够接收到隔膜形变后的红外线光源；所述隔膜竖直布置，所述反射镜与所述隔膜相互垂直；所述光敏传感器按水平方向密集均匀排布；所述反射镜有两个反射镜，两个反射镜与隔膜的连接点以隔膜的水平中心线对称布置；
所述光敏传感器与单片机连接；所述单片机集成有无线传输模块，能够通过无线信号将检测数据传输给终端；所述单片机，用于通过获取接收到反射光的光敏传感器位置，并根据该位置来线性反映得到隔膜所受到的压力差，进而确定待测气体的压力值；
还包括报警模块，用于响应于检测到的气体压力超过设定值，发出报警信号。
2.根据权利要求1所述的无线气体压力监测系统，其特征在于：检测过程中，所述反射镜与水平面的夹角将随着隔膜的形变发生变化，从而改变红外线光源的反射光路，使接收到反射光的光敏传感器的位置发生改变。
3.根据权利要求1所述的无线气体压力监测系统，其特征在于：所述无线传输模块为无线传输模块8913D。
4.根据权利要求1所述的无线气体压力监测系统，其特征在于：所述终端包括F8914协调器，所述F8914协调器通过RS232接口连接PC端，将接收到的检测压力值传入PC端，进行气体压力的监测。
5.根据权利要求4所述的无线气体压力监测系统，其特征在于：所述无线传输模块将检测到的数据通过ZigBee无线网络传输至F8914协调器。
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