CN111624310A - 一种多传感器腔体抗高速气流的方法 - Google Patents

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李亚平
杨志华
曹旦夫
宋佩月
邵开春
董有智
李素杰
于雁飞
殷晓波
刘亭
雍永鹏
李洪杰
吴晨
卞睿
付饶
齐丹阳
王德治
赵辉社
张一丁
索蕾
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Sinopec Pipeline Storage and Transportation Co
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    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0062—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the measuring method, e.g. intermittent, or the display, e.g. digital
    • G01N33/0067—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the measuring method, e.g. intermittent, or the display, e.g. digital by measuring the rate of variation of the concentration

Abstract

固定式气体探测器集成多个传感器时会导致传感器腔体体积过大，在高速气流条件下，探测器的检测误差高于5%LEL，不符合国标要求。（GB 15322.1‑2019《可燃气体探测器第一部分：工业及商业用途点型可燃气体探测器》第4.3.7条“在试验气流速率为6m/s±0.2m/s的条件下，测量探测器的报警动作值，报警动作值与报警设定值之差的绝对值不应大于5%LEL”之规定）本发明在气体探测器的主板和传感器电路板上分别设置主单片机和从单片机，通过采集温度变化计算出风速，用风速补偿气体传感器的信号，降低检测误差。

Description

一种多传感器腔体抗高速气流的方法
技术领域
本发明涉及安全监控系统，特别是固定式多气体探测器多传感器腔体抗高速气流的方法。
背景技术
石油、化工、燃气等安全领域需要对有毒有害气体进行在线监测，传统的固定式可燃气体探测器检测单一气体，仅有一个传感器。当涉及到固定式多气体检测探测器制造，在一个传感器腔体里面将内置多个传感器，而固定式气体探测器防爆结构决定了多个传感器不能单独占用一个腔体，只能公用一个腔体。传感器腔体容积增大，防爆透气孔也随之增大，导致高速气流环境中，探测器的检测误差不符合国家标准要求的5%LEL。实验中发现，温度的微分值与风速成线性关系，浓度变化值与风速成线性关系，因此在温度不变的情况下，可以通过风速变化来补偿浓度检测误差。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种多传感器腔体抗高速气流的方法，可以补偿同一环境温度下不同风速导致的浓度检测误差。
本发明采用的技术方案：一种多传感器腔体抗高速气流的方法，包括以下步骤：
S1：用温度传感器测量温度，求温度的微分值DT，根据公式V=K1*DT计算风速，式中，V为风速， K1为风速系数。计算K1的方法为：K1=V/DT，在试验箱中给定风速V，周期性检测温度，并对温度计算微分值DT，即可算出K1；
S2：计算浓度变化值ΔC=Kx*V，式中，Kx为气体传感器浓度系数，Kx=ΔC/V，在试验箱中给定风速V，调节浓度求得ΔC，即可算出Kx。
一种气体探测器，包括用于显示、输入和输出的主板和用于安装传感器的传感器腔体，包括主单片机和从单片机，所述的主单片机安装在主板上，所述的从单片机安装在传感器腔体中的传感器电路板上，所述的从单片机连接气体传感器和温度传感器。使用从单片机的目的在于，从单片机同气体传感器和温度传感器在一个PCB板上，从单片机的电源电压和地电位与气体传感器和温度传感器完全一致，可以消除连接线引起的误差；所述的主传感器连接人机接口。
优选的，所述的气体传感器通过运算放大器连接从单片机。
优选的，所述的主单片机、从单片机连接有电源模块。
本发明的有益效果：本发明与传统温度补偿的差别在于，传统的温度补偿，利用温度值进行浓度补偿，智能补偿环境温度变化引起的浓度变化；本发明通过温度的微分计算风速变化，可以补偿同一环境温度下不同风速导致的浓度检测误差。该技术应用在可燃、有毒和VOCs检测上面，同一个探测器集成多传感器，降低设备和施工成本的同时，降低对安装场地的占用。该技术可以广泛应用在油田、输油管道、炼化厂、化工厂等需要检测多种气体的区域。
附图说明
图1是本发明气体探测器的原理框图。
具体实施方式
如图1所示，一种气体探测器，包括用于显示、输入和输出的主板和用于安装传感器的传感器腔体，包括主单片机和从单片机，所述的主单片机安装在主板上，所述的从单片机安装在传感器腔体中的传感器电路板上，所述的从单片机连接气体传感器和温度传感器；所述的主传感器连接人机接口。本实施例中，所述的气体传感器通过运算放大器连接从单片机。所述的主单片机、从单片机连接有电源模块。
其工作方法为：
根据温度传感器测量的温度，求温度的微分值DT，根据公式V=K1*DT计算风速，式中，V为风速， K1为风速系数。计算K1的方法为：K1=V/DT，在试验箱中给定风速V，周期性检测温度，并对温度计算微分值DT，即可算出K1；
计算浓度变化值ΔC=Kx*V，式中，Kx为气体传感器浓度系数，Kx=ΔC/V，在试验箱中给定风速V，调节浓度求得ΔC，即可算出Kx。
求得浓度变化值ΔC后，对于气体传感器测得的气体浓度C进行补偿，补偿后的气体浓度C'=C+ΔC，从单片机将C'作为实际测量温度发送给主单片机，通过主板进行显示。应用本发明后，多传感器的探测器，在高速气流下的检测误差由8%LEL降到了2%LEL，达到国标要求。

Claims (4)

1.一种多传感器腔体抗高速气流的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：用温度传感器测量温度，求温度的微分值DT，根据公式V=K1*DT计算风速，式中，V为风速， K1为风速系数；计算K1的方法为：K1=V/DT，在试验箱中给定风速V，周期性检测温度，并对温度计算微分值DT，求得DT，即可算出K1；
S2：计算浓度变化值ΔC=Kx*V，式中，Kx为气体传感器浓度系数，Kx=ΔC/V，在试验箱中给定风速V，调节浓度求得ΔC，即可算出Kx。
2.一种运行权利要求1中所述的多传感器腔体抗高速气流的方法的气体探测器，包括用于显示、输入和输出的主板和用于安装传感器的传感器腔体，其特征在于：包括主单片机和从单片机，所述的主单片机安装在主板上，所述的从单片机安装在传感器腔体中的传感器电路板上，所述的从单片机连接气体传感器和温度传感器；所述的主传感器连接人机接口。
3.根据权利要求2所述的气体探测器，其特征在于：所述的气体传感器通过运算放大器连接从单片机，从单片机同气体传感器和温度传感器在一个PCB板上，从单片机的电源电压和地电位与气体传感器和温度传感器完全一致，可以消除连接线引起的误差。
4.根据权利要求2所述的气体探测器，其特征在于：所述的主单片机和从单片机通过数字信号交换数据，消除了模拟信号带来的传输误差。
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