CN113514200A - 一种车载lng气瓶真空腔内实时在线且无伤腔体的检测装置 - Google Patents

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CN113514200A CN202110574028.6A CN202110574028A CN113514200A CN 113514200 A CN113514200 A CN 113514200A CN 202110574028 A CN202110574028 A CN 202110574028A CN 113514200 A CN113514200 A CN 113514200A
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佘世刚
朱雅
王雪砚
陆佳伟
孙志华
敬心灵
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    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/24—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using infrasonic, sonic, or ultrasonic vibrations

Abstract

本发明公开了一种车载LNG气瓶真空腔内实时在线且无伤腔体的检测装置，包括气体检测装置、空气容器装置和接收显示装置，所述气体检测装置和空气容器装置均设置在真空腔体内，所述接收显示装置设置在真空腔体外。本发明可以在不破坏真空腔的情况下能够实时在线检测LNG气瓶的泄漏状况，通过真空腔内的气体检测装置、空气容器装置和真空腔外的接收显示装置达到准确测量、传输和显示的功能。

Description

一种车载LNG气瓶真空腔内实时在线且无伤腔体的检测装置
技术领域
本发明涉及一种车载LNG气瓶真空腔内实时在线且无伤腔体的检测装置，属于气体检测技术领域。
背景技术
目前车载LNG气瓶泄漏检测主要采用定期检测，通过检测静态蒸发率、夹层真空度、漏率的方法来检测气瓶的运行状况，这些方法都需要暂停使用气瓶、定期检测且部分检测方法有损腔体，影响气瓶的正常使用。
发明内容
为解决现有的技术问题，本发明提供一种车载LNG气瓶真空腔内实时在线且无伤腔体的检测装置，可以实现实时在线且无伤腔体的气体泄露检测，但是无需暂停使用气瓶，且不会损伤腔体，影响气瓶的正常使用。
本发明中主要采用的技术方案为：
一种车载LNG气瓶真空腔内实时在线且无伤腔体的检测装置，包括气体检测装置、空气容器装置和接收显示装置，所述气体检测装置和空气容器装置均设置在真空腔体内，所述接收显示装置设置在真空腔体外，其中，
所述空气容器装置包括第一电源电路、第一单片机、超声波发射电路和密封壳体，所述第一电源电路、第一单片机和超声波发射电路均安装在所述密封壳体内，所述密封壳体紧贴真空腔的内壁设置，所述超声波发射电路紧贴密封壳体内壁设置，所述密封壳体内充满空气；所述第一电源电路通过线路与第一单片机供电连接，所述气体检测装置通过通信线将检测到的气体泄漏信号传输至第一单片机中，所述第一单片机以周期T1接收气体检测装置的输入信号，输出一持续时间与输入信号大小呈正比的高电频信号至超声波发射电路，由高电频信号控制超声波发射电路中的超声波发射头发射超声波信号；
所述接收显示装置包括超声波接收头、超声波接收电路、第二单片机和LCD显示电路和第二电源电路，所述第二电源电路与第二单片机供电连接，所述超声波接收头接收超声波发射电路发射的超声波信号，并将其输入至超声波接收电路，由超声波接收电路根据接收到的超声波信号输出一低电频信号至第二单片机，所述第二单片机将周期T1时间内接收超声波信号的时间转变为气体泄漏值，并传输至LCD显示电路将检测值显示在LCD屏上。
优选地，所述第一电源电路采用1.5V干电池供电，所述干电池正极引出接电感L1并连接到升压芯片PW5100的5脚，在干电池正负极间连接一个电容C1，升压芯片PW5100的4脚接地，压芯片PW5100的1脚和2脚相连接输出5V电极的正极，在升压芯片PW5100的2脚和地之间连接电容C2，并输出5V电极的负极，升压芯片PW5100的3脚悬空，所述第二电源电路结构与所述第一电源电路结构相同。
优选地，所述气体检测装置中的气体传感器采用TGS813气体传感器，所述气体检测装置中气体传感器电路具体结构为：气体传感器的1脚和3脚相连并接到2脚，气体传感器的2脚一端接电容C3，电容C3另一端接地，气体传感器的2脚另一端接+5V，气体传感器的4脚和6脚相连并连接到电压比较器LM393的2脚，同时接电阻R1一端，电阻R1另一端接地，气体传感器的5脚连接电阻R2，电阻R2另一端接地，+5V接滑动变阻器R3，滑动变阻器R3接电压比较器LM393的3脚，当空气中可燃气体浓度变大到一定程度后，电压比较器LM393的1脚输出低电平，此时发光二极管D1将会发光，滑动变阻器R3剩余引脚接地，+5V接电阻R4，并接到发光二极管D1上接电压比较器LM393的1脚，电压比较器LM393的2脚引出PA2端口。
优选地，所述超声波发射电路采用TLC555芯片，其具体电路结构如下：TLC555芯片的1脚接地，TLC555芯片的8脚接+5V，TLC555芯片的2脚和6脚相连并连接到电容C4一端，电容C4另一端接地，TLC555芯片的3脚接PNP三极管基极，PNP三极管的发射极接电阻R5并连接到超声波发射头的一端，电阻R5另一端接+5V，PNP三极管的集电极接到超声波发射头的另一端并接地，+5V接滑动变阻器R6，滑动变阻器R6另一端接电阻R7，电阻R7另一端接电阻R8和TLC555芯片的7脚，电阻R8另一端接电容C4，TLC555芯片的4脚引出PA3端口。
优选地，所述超声波接收电路采用CX20106A芯片，所述CX20106A芯片1脚接超声波接收头一端，2脚接电阻R9，电阻R9另一端接电容C5的正极，电容C5的另一端接超声波接收头的另一端并接地，所述CX20106A芯片的3脚接电容C6的正极，电容C6的另一端接地，所述CX20106A芯片的4脚接地，所述CX20106A芯片的5脚接滑动变阻器R10，滑动变阻器R10另一端接电源，所述CX20106A芯片的6脚接电容C7，电容C7另一端接地，所述CX20106A芯片的7脚接第二单片机的PA4端口，并接电阻R11，电阻R11的另一端接CX20106A芯片的8脚，并接电源，同时接电容C8，电容C8另一端接地。
优选地，所述第一单片机的PA2端口连接所述气体传感器电路中电压比较器LM393的2脚引出的PA2端口，所述第一单片机的PA3端口连接所述超声波发射电路中的TLC555芯片的4脚引出的PA3端口，所述第一单片机的PD0管脚上接R18电阻，并联晶振X1，晶振X1两端分别接电容C9和电容C10后接地，所述第二单片机的PC14管脚和和PC15管脚上接晶振X2后，分别接电容C11和电容C12后接地，所述第一单片机的24脚、36脚、48脚、9脚均接VCC，所述第一单片机的23脚、35脚、47脚、8脚接地。
优选地，所述第二单片机与所述LCD显示电路连接，所述第二单片机的PD0管脚上接R19电阻，并联晶振X3，晶振X3两端分别接电容C13和电容C14后接地，所述第二单片机的PC14管脚和PC15管脚上接晶振X4后，分别接电容C15和电容C16后接地；所述第二单片机的24脚、36脚、48脚、9脚均接VCC，所述第二单片机的23脚、35脚、47脚、8脚接地。
优选地，所述液晶显示电路中的液晶显示器采用LCD1602，液晶显示器LCD1602的1脚接地，液晶显示器LCD1602的2脚接+5V，液晶显示器LCD1602的3脚接滑动变阻器R17，滑动变阻器R17的另外两端分别接+5V和地，液晶显示器LCD1602的4脚接第二单片机的PB5端口，液晶显示器LCD1602的5脚接第二单片机PB6端口，液晶显示器LCD1602的6脚接第二单片机PB7端口，液晶显示器LCD1602的7脚接第二单片机PB8端口，液晶显示器LCD1602的8脚接第二单片机PB9端口，液晶显示器LCD1602的9脚接第二单片机PB10端口，液晶显示器LCD1602的10脚接第二单片机PB11端口，液晶显示器LCD1602的11脚接第二单片机PB12端口，液晶显示器LCD1602的12脚接第二单片机PB13端口，液晶显示器LCD1602的13脚接第二单片机PB14端口，液晶显示器LCD1602的14脚接第二单片机PB15端口，液晶显示器LCD1602的15脚接+5V，液晶显示器LCD1602的16脚接地。
有益效果：本发明提供一种车载LNG气瓶真空腔内实时在线且无伤腔体的检测装置，可以在不破坏真空腔的情况下能够实时在线检测LNG气瓶的泄漏状况，通过真空腔内的气体检测装置、空气容器装置和真空腔外的接收显示装置达到准确测量、传输和显示的功能。
附图说明
图1是本发明的总体结构框图；
图2是本发明的空气容器装置安装示意图；
图3是本发明的第二电源电路；
图4是本发明的气体检测电路结构示意图；
图5是本发明的超声波发射电路结构示意图；
图6是超声波接收电路结构示意图；
图7是第一单片机的结构示意图；
图8是第二单片机的结构示意图；
图9是显示电路结构示意图。
图中：真空腔1、密封壳体2。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
如图1-2所示，一种车载LNG气瓶真空腔内实时在线且无伤腔体的检测装置，包括气体检测装置、空气容器装置和接收显示装置，所述气体检测装置和空气容器装置均设置在真空腔体内，所述接收显示装置设置在真空腔体外，其中，
所述空气容器装置包括第一电源电路、第一单片机、超声波发射电路和密封壳体，所述第一电源电路、第一单片机和超声波发射电路均安装在所述密封壳体2内，所述密封壳体2紧贴真空腔1的内壁设置，所述超声波发射电路紧贴密封壳体2内壁设置，所述密封壳体内充满空气；所述第一电源电路通过线路与第一单片机供电连接，所述气体检测装置通过通信线将检测到的气体泄漏信号传输至第一单片机中，所述第一单片机以周期T1接收气体检测装置的输入信号，输出一持续时间与输入信号大小呈正比的高电频信号至超声波发射电路，由高电频信号控制超声波发射电路中的超声波发射头发射超声波信号；
所述接收显示装置包括超声波接收头、超声波接收电路、第二单片机和LCD显示电路和第二电源电路，所述第二电源电路与第二单片机供电连接，所述超声波接收头接收超声波发射电路发射的超声波信号，并将其输入至超声波接收电路，由超声波接收电路根据接收到的超声波信号输出一低电频信号至第二单片机，所述第二单片机将周期T1时间内接收超声波信号的时间转变为气体泄漏值，并传输至LCD显示电路将检测值显示在LCD屏上。
本发明中，空气容器装置是一个在真空腔内装满空气的密封装置，其原因在于超声波无法在真空中传播，气体传感器通过通信线将信号送到空气容器装置，第一电源电路、超声波发射电路、发射头和第一单片机放入空气容器装置并密封，空气容器装置的密封壳体一端紧贴真空腔体上。
如图3所示，所述第一电源电路采用1.5V干电池供电，所述干电池正极引出接电感L1并连接到升压芯片PW5100的5脚，在干电池正负极间连接一个电容C1，升压芯片PW5100的4脚接地，压芯片PW5100的1脚和2脚相连接输出5V电极的正极，在升压芯片PW5100的2脚和地之间连接电容C2，并输出5V电极的负极，升压芯片PW5100的3脚悬空，所述第二电源电路结构与所述第一电源电路结构相同。
本发明中，真空腔内，电路通过线路连接在一起，第一电源电路给第一单片机供电后，整个真空腔内的电路都有电。真空腔外也是同理，真空腔外的第二电源电路相同，第一和第二单片机也相同。
如图4所示，所述气体检测装置采用TGS813气体传感器，所述气体检测装置中气体传感器电路具体结构为：气体传感器的1脚和3脚相连并接到2脚，气体传感器的2脚一端接电容C3，电容C3另一端接地，气体传感器的2脚另一端接+5V，气体传感器的4脚和6脚相连并连接到电压比较器LM393的2脚，同时接电阻R1一端，电阻R1另一端接地，气体传感器的5脚连接电阻R2，电阻R2另一端接地，+5V接滑动变阻器R3，滑动变阻器R3接电压比较器LM393的3脚，当空气中可燃气体浓度变大到一定程度后，电压比较器LM393的1脚输出低电平，此时D1将会发光，滑动变阻器R3剩余引脚接地，+5V接电阻R4，并接到发光二极管上接电压比较器LM393的1脚，电压比较器LM393的2脚引出AD端口。
本发明中，因为气体传感器输出的信号比较微弱，需要设计前置电路对其放大、滤波等，以满足主控芯片对输入信号的要求，LM393是一个电压比较器，R3为可调电阻用来调节设备的灵敏度。
如图5所示，所述超声波发射电路采用TLC555芯片，其具体电路结构如下：TLC555芯片的1脚接地，TLC555芯片的8脚接+5V，TLC555芯片的2脚和6脚相连并连接到电容C4一端，电容C4另一端接地，TLC555芯片的3脚接PNP三极管基极，PNP三极管的发射极接电阻R5并连接到超声波发射头的一端，电阻R5另一端接+5V，PNP三极管的集电极接到超声波发射头的另一端并接地，+5V接滑动变阻器R6，滑动变阻器R6另一端接电阻R7，电阻R7另一端接电阻R8和TLC555芯片的7脚，电阻R8另一端接电容C4，TLC555芯片的4脚引出PA3端口。
如图6所示，所述超声波接收电路采用CX20106A芯片，所述CX20106A芯片1脚接超声波接收头一端，2脚接电阻R9，电阻R9另一端接电容C5的正极，电容C5的另一端接超声波接收头的另一端并接地，所述CX20106A芯片的3脚接电容C6的正极，电容C6的另一端接地，所述CX20106A芯片的4脚接地，所述CX20106A芯片的5脚接滑动变阻器R10，滑动变阻器R10另一端接电源，所述CX20106A芯片的6脚接电容C7，电容C7另一端接地，所述CX20106A芯片的7脚接第二单片机的PA4端口，并接电阻R11，电阻R11的另一端接CX20106A芯片的8脚，并接电源，同时接电容C8，电容C8另一端接地。
如图7所示，所述第一单片机的PA2端口连接所述气体传感器电路中电压比较器LM393的2脚引出的PA2端口，所述第一单片机的PA3端口连接所述超声波发射电路中的TLC555芯片的4脚引出的PA3端口，所述第一单片机的PD0管脚上接R18电阻，并联晶振X1，晶振X1两端分别接电容C9和电容C10后接地，所述第二单片机的PC14管脚和和PC15管脚上接晶振X2后，分别接电容C11和电容C12后接地，所述第一单片机的24脚、36脚、48脚、9脚均接VCC，所述第一单片机的23脚、35脚、47脚、8脚接地。
如图8所示，所述第二单片机与所述LCD显示电路连接，所述第二单片机的PD0管脚上接R19电阻，并联晶振X3，晶振X3两端分别接电容C13和电容C14后接地，所述第二单片机的PC14管脚和PC15管脚上接晶振X4后，分别接电容C15和电容C16后接地；所述第二单片机的24脚、36脚、48脚、9脚均接VCC，所述第二单片机的23脚、35脚、47脚、8脚接地。
如图9所示，所述液晶显示电路中的液晶显示器采用LCD1602，液晶显示器LCD1602的1脚接地，液晶显示器LCD1602的2脚接+5V，液晶显示器LCD1602的3脚接滑动变阻器R17，滑动变阻器R17的另外两端分别接+5V和地，液晶显示器LCD1602的4脚接第二单片机的PB5端口，液晶显示器LCD1602的5脚接第二单片机PB6端口，液晶显示器LCD1602的6脚接第二单片机PB7端口，液晶显示器LCD1602的7脚接第二单片机PB8端口，液晶显示器LCD1602的8脚接第二单片机PB9端口，液晶显示器LCD1602的9脚接第二单片机PB10端口，液晶显示器LCD1602的10脚接第二单片机PB11端口，液晶显示器LCD1602的11脚接第二单片机PB12端口，液晶显示器LCD1602的12脚接第二单片机PB13端口，液晶显示器LCD1602的13脚接第二单片机PB14端口，液晶显示器LCD1602的14脚接第二单片机PB15端口，液晶显示器LCD1602的15脚接+5V，液晶显示器LCD1602的16脚接地。
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，在不脱离本发明原理的前提下，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 (8)

1.一种车载LNG气瓶真空腔内实时在线且无伤腔体的检测装置，其特征在于，包括气体检测装置、空气容器装置和接收显示装置，所述气体检测装置和空气容器装置均设置在真空腔体内，所述接收显示装置设置在真空腔体外，其中，
所述空气容器装置包括第一电源电路、第一单片机、超声波发射电路和密封壳体，所述第一电源电路、第一单片机和超声波发射电路均安装在所述密封壳体内，所述密封壳体紧贴真空腔的内壁设置，所述超声波发射电路紧贴密封壳体内壁设置，所述密封壳体内充满空气；所述第一电源电路通过线路与第一单片机供电连接，所述气体检测装置通过通信线将检测到的气体泄漏信号传输至第一单片机中，所述第一单片机以周期T1接收气体检测装置的输入信号，输出一持续时间与输入信号大小呈正比的高电频信号至超声波发射电路，由高电频信号控制超声波发射电路中的超声波发射头发射超声波信号；
所述接收显示装置包括超声波接收头、超声波接收电路、第二单片机和LCD显示电路和第二电源电路，所述第二电源电路与第二单片机供电连接，所述超声波接收头接收超声波发射电路发射的超声波信号，并将其输入至超声波接收电路，由超声波接收电路根据接收到的超声波信号输出一低电频信号至第二单片机，所述第二单片机将周期T1时间内接收超声波信号的时间转变为气体泄漏值，并传输至LCD显示电路将检测值显示在LCD屏上。
2.根据权利要求1所述的车载LNG气瓶真空腔内实时在线且无伤腔体的检测装置，其特征在于，所述第一电源电路采用1.5V干电池供电，所述干电池正极引出接电感L1并连接到升压芯片PW5100的5脚，在干电池正负极间连接一个电容C1，升压芯片PW5100的4脚接地，压芯片PW5100的1脚和2脚相连接输出5V电极的正极，在升压芯片PW5100的2脚和地之间连接电容C2，并输出5V电极的负极，升压芯片PW5100的3脚悬空，所述第二电源电路结构与所述第一电源电路结构相同。
3.根据权利要求2所述的车载LNG气瓶真空腔内实时在线且无伤腔体的检测装置，其特征在于，所述气体检测装置中的气体传感器采用TGS813气体传感器，所述气体检测装置中气体传感器电路具体结构为：气体传感器的1脚和3脚相连并接到2脚，气体传感器的2脚一端接电容C3，电容C3另一端接地，气体传感器的2脚另一端接+5V，气体传感器的4脚和6脚相连并连接到电压比较器LM393的2脚，同时接电阻R1一端，电阻R1另一端接地，气体传感器的5脚连接电阻R2，电阻R2另一端接地，+5V接滑动变阻器R3，滑动变阻器R3接电压比较器LM393的3脚，当空气中可燃气体浓度变大到一定程度后，电压比较器LM393的1脚输出低电平，此时发光二极管D1将会发光，滑动变阻器R3剩余引脚接地，+5V接电阻R4，并接到发光二极管D1上接电压比较器LM393的1脚，电压比较器LM393的2脚引出PA2端口。
4.根据权利要求3所述的车载LNG气瓶真空腔内实时在线且无伤腔体的检测装置，其特征在于，所述超声波发射电路采用TLC555芯片，其具体电路结构如下：TLC555芯片的1脚接地，TLC555芯片的8脚接+5V，TLC555芯片的2脚和6脚相连并连接到电容C4一端，电容C4另一端接地，TLC555芯片的3脚接PNP三极管基极，PNP三极管的发射极接电阻R5并连接到超声波发射头的一端，电阻R5另一端接+5V，PNP三极管的集电极接到超声波发射头的另一端并接地，+5V接滑动变阻器R6，滑动变阻器R6另一端接电阻R7，电阻R7另一端接电阻R8和TLC555芯片的7脚，电阻R8另一端接电容C4，TLC555芯片的4脚引出PA3端口。
5.根据权利要求4所述的车载LNG气瓶真空腔内实时在线且无伤腔体的检测装置，其特征在于，所述超声波接收电路采用CX20106A芯片，所述CX20106A芯片1脚接超声波接收头一端，2脚接电阻R9，电阻R9另一端接电容C5的正极，电容C5的另一端接超声波接收头的另一端并接地，所述CX20106A芯片的3脚接电容C6的正极，电容C6的另一端接地，所述CX20106A芯片的4脚接地，所述CX20106A芯片的5脚接滑动变阻器R10，滑动变阻器R10另一端接电源，所述CX20106A芯片的6脚接电容C7，电容C7另一端接地，所述CX20106A芯片的7脚接第二单片机的PA4端口，并接电阻R11，电阻R11的另一端接CX20106A芯片的8脚，并接电源，同时接电容C8，电容C8另一端接地。
6.根据权利要求5所述的车载LNG气瓶真空腔内实时在线且无伤腔体的检测装置，其特征在于，所述第一单片机的PA2端口连接所述气体传感器电路中电压比较器LM393的2脚引出的PA2端口，所述第一单片机的PA3端口连接所述超声波发射电路中的TLC555芯片的4脚引出的PA3端口，所述第一单片机的PD0管脚上接R18电阻，并联晶振X1，晶振X1两端分别接电容C9和电容C10后接地，所述第二单片机的PC14管脚和和PC15管脚上接晶振X2后，分别接电容C11和电容C12后接地，所述第一单片机的24脚、36脚、48脚、9脚均接VCC，所述第一单片机的23脚、35脚、47脚、8脚接地。
7.根据权利要求6所述的车载LNG气瓶真空腔内实时在线且无伤腔体的检测装置，其特征在于，所述第二单片机与所述LCD显示电路连接，所述第二单片机的PD0管脚上接R19电阻，并联晶振X3，晶振X3两端分别接电容C13和电容C14后接地，所述第二单片机的PC14管脚和PC15管脚上接晶振X4后，分别接电容C15和电容C16后接地；所述第二单片机的24脚、36脚、48脚、9脚均接VCC，所述第二单片机的23脚、35脚、47脚、8脚接地。
8.根据权利要求7所述的车载LNG气瓶真空腔内实时在线且无伤腔体的检测装置，其特征在于，所述液晶显示电路中的液晶显示器采用LCD1602，液晶显示器LCD1602的1脚接地，液晶显示器LCD1602的2脚接+5V，液晶显示器LCD1602的3脚接滑动变阻器R17，滑动变阻器R17的另外两端分别接+5V和地，液晶显示器LCD1602的4脚接第二单片机的PB5端口，液晶显示器LCD1602的5脚接第二单片机PB6端口，液晶显示器LCD1602的6脚接第二单片机PB7端口，液晶显示器LCD1602的7脚接第二单片机PB8端口，液晶显示器LCD1602的8脚接第二单片机PB9端口，液晶显示器LCD1602的9脚接第二单片机PB10端口，液晶显示器LCD1602的10脚接第二单片机PB11端口，液晶显示器LCD1602的11脚接第二单片机PB12端口，液晶显示器LCD1602的12脚接第二单片机PB13端口，液晶显示器LCD1602的13脚接第二单片机PB14端口，液晶显示器LCD1602的14脚接第二单片机PB15端口，液晶显示器LCD1602的15脚接+5V，液晶显示器LCD1602的16脚接地。
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