CN201382918Y - 手持式多参数气体测定器 - Google Patents

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石建华
高伟峰
李晓辉
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Abstract

本实用新型公开了一种手持式多参数气体测定器，包括可燃气体传感器、氧气传感器、硫化氢传感器、一氧化碳传感器、微处理器、显示模块、报警输出电路、按键电路、实时时钟电路、数据通讯电路、存储器、剩余电压检测电路、稳压电路和电池充电管理电路。可燃气体传感器、氧气传感器、硫化氢传感器、一氧化碳传感器、按键电路、实时时钟电路、存储器、数据通讯电路、剩余电压检测电路和电池充电管理电路的输出端分别与微处理器的各输入端相连；显示模块、报警输出电路、数据通讯电路、存储器的输入端分别与微处理器的各输出端相连；稳压电路的输出端与所有部分均相连。本实用新型能同时检测多种气体，按键操作简单，体积小，能实现多报警点的报警。

Description

手持式多参数气体测定器
技术领域
本实用新型涉及一种气体测定技术，尤其是一种能同时检测多种气体的多功能的手持式多参数气体测定器。
背景技术
随着社会的进步和科学技术的不断发展，气体检测仪表的应用领域越来越广。在煤矿企业，为了有效保证煤矿工人的安全以及保证煤矿企业正常的安全生产，人们对仪器的使用性能要求越来越高，不再满足于只能测试单种气体的检测仪表，也不再满足于单一功能的仪器。
目前，国内针对气体检测而设计的测定器能同时检测多种有害气体的便携式仪器尚不多见，如果在危险环境中同时存在多种有害有毒气体，则必须携带两台以上的仪器，这对于作业者来说是非常不便的。而且现有的气体测定器一般设计成多键操作的，操作比较复杂，体积较大，携带不便；功能比较少，获取的信息较少；报警方式比较单一，报警点的设置也比较单一，从而不能有效地检测到工作环境中的有毒有害气体以及人体生命维系所需的氧气的浓度。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种能同时检测多种气体、多功能的智能化手持式多参数气体测定器。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种手持式多参数气体测定器，包括可燃气体传感器、氧气传感器、硫化氢传感器、一氧化碳传感器、微处理器、显示模块、报警输出电路、按键电路、实时时钟电路、数据通讯电路、存储器、剩余电压检测电路、稳压电路和电池充电管理电路。
可燃气体传感器、氧气传感器、硫化氢传感器、一氧化碳传感器、按键电路、实时时钟电路、存储器、数据通讯电路、剩余电压检测电路和电池充电管理电路的输出端分别与微处理器的各输入端相连。
显示模块、报警输出电路、数据通讯电路、存储器的输入端分别与微处理器的各输出端相连。
稳压电路的输出端与所有部分均相连。
从以上技术方案可知，本实用新型的手持式多参数气体测定器采用可燃气体传感器、氧气传感器、硫化氢传感器、一氧化碳传感器能同时检测多种气体的浓度；各种模块和电路的设计增加了气体测定器的功能，确保信息获取全面；测定过程的所有信号及数据的分析和处理都由微处理器实现，智能化程度比较高。
附图说明
图1为本实用新型的手持式多参数气体测定器实施例一的结构示意图；
图2为本实用新型的手持式多参数气体测定器实施例二的传感器信号处理原理框图。
具体实施方式
下面通过附图和具体实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
实施例一
图1为本实用新型的手持式多参数气体测定器实施例一的结构示意图，如图1所示，本实用新型的手持式多参数气体测定器包括可燃气体传感器1、氧气传感器2、硫化氢传感器3和一氧化碳传感器4四种气体传感器，可同时检测四种气体的浓度。微处理器5对检测到的表示气体浓度的数据进行分析和进一步地处理，将对应的气体浓度值输出到显示模块6进行显示；当检测到的氧气浓度值低于人类生存所必须的下限值时，或者毒性气体的浓度高于设定的安全上限值时，微处理器5产生报警信号，并将报警信号通过报警输出电路7的报警器发出；同时，微处理器5将报警信号、报警时的气体浓度值以及报警时的时间输出到显示模块6进行显示。本实用新型手持式多参数气体测定器的微处理器5可选用ATMEL公司生产的AT91SAM7S256，显示模块6可选用TFT彩色液晶显示屏。
剩余电压检测电路12用于检测手持式多参数气体测定器电池的剩余电压，微处理器5将剩余电压检测的结果输出到显示模块6，对剩余电压进行显示，以确保在电池电量耗尽前及时充电，避免出现因电池电量耗尽而不能检测气体浓度导致事故发生的情况。
电池充电管理电路14在剩余电压检测电路12检测到电池电量低时，自动为电池充电，电池充满电后自动关断充电，并将电池充电完信号输出到微处理器5，微处理器5将此信号输出到显示模块6显示。电池充电管理电路14可采用由中星微电子公司生产的VA7205A作为主控芯片。
稳压电路13为微处理器5和多参数气体测定器的其他部分提供稳定的电源，以确保各部分电路及模块稳定工作，延长各部分电路及模块的使用寿命。稳压电路13可采用锂电池稳压电路，该电路可由日本精工生产的R1170-3.3V芯片和美信公司生产的MAX7660组成。
实时时钟电路9为微处理器5提供所需的时钟信号，使微处理器5根据一定的采样频率对数据采样和一定的周期对数据进行处理。实时时钟电路9可采用菲利普公司生产的芯片PCF8563和一个32KHz晶振及两个10KΩ的电阻组成。
存储器10保存微处理器5分析和处理的检测结果，以作为测定器的历史记录存储；同时存储报警信号和报警输出结果，以作为测定器的报警记录存储。存储器10可选用ATMEL公司生产的AT45DB161B Flash芯片。
数据通讯电路11可用于将本实用新型的手持式多参数气体测定器连接到上位PC机上，从而可以通过此数据通讯电路将测定器的所有数据传输到PC机上，实现对数据的长期保存，为进一步的气体测定研究提供宝贵的数据资源。数据通讯电路11可采用RS232串行通讯接口，可由美国德州仪器公司生产的Max3232作为主芯片，外围由5个电容组成。
实施例二
图2为本实用新型的手持式多参数气体测定器实施例二的传感器信号处理原理框图，如图2所示，四路运算放大器分别对四种气体传感器检测到的气体浓度信号进行放大，放大后的信号输出到多通道A/D转换器。为了节省空间和传输数据的方便，本实用新型将A/D转换器集成在微处理器5内部。微处理器5对转换后的表示气体浓度的数据进行分析和进一步地处理，将对应的气体浓度值输出到显示模块显示。
实施例三
现有气体测定器的按键电路一般设计成多键操作形式，用多键对测定器的参数进行设置以及标定调试，这样，在实际使用过程中，使用人员的操作比较复杂，在现场进行参数设置时，也容易出现由于频繁设置而产生设定错误的情况，以致使测定器的报警出现误报或漏报的情况；而且多键操作形式的测定器体积比较大，携带不便。
为了克服这一缺点，本实用新型的多参数气体测定器的按键电路设计成单键形式。测定器的关键参数设置通过上位PC机设置。在正常的测试过程中，操作者只需操作一个键即可实现一般参数的设置以及对测定器的标定调试，这样就避免了复杂的操作，提高了安全性能。同时按键电路只设计一个键，减少了测定器的体积，使测定器携带更方便。
实施例四
现有气体测定器的报警输出电路设计的报警器比较单一，报警器报警点的设置也比较单一，从而不能有效地检测环境中的气体。
为了克服这些缺点，本实用新型的手持式多参数气体测定器除了在微处理器判断到气体浓度低于下限值或高于上限值时发出报警信号外，还增加了短时内气体暴露限度(Short Term Exposure Limit，STEL)报警点和8小时时间加权平均值(8-hour Time Weighted Averages，TWA)报警点；同时报警输出电路设计有三种报警器电路：声音报警器电路、光报警器电路以及振动报警器电路。这样就能确保当人体处于即时有害的环境中或者处于时间上累计有害的环境中时，气体测定器都能报警警示。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (8)

1、一种手持式多参数气体测定器，其特征在于：包括可燃气体传感器、氧气传感器、硫化氢传感器、一氧化碳传感器、微处理器、显示模块、报警输出电路、按键电路、实时时钟电路、数据通讯电路、存储器、剩余电压检测电路、稳压电路和电池充电管理电路，其中：
可燃气体传感器、氧气传感器、硫化氢传感器、一氧化碳传感器、按键电路、实时时钟电路、存储器、数据通讯电路、剩余电压检测电路和电池充电管理电路的输出端分别与微处理器的各输入端相连；
显示模块、报警输出电路、数据通讯电路、存储器的输入端分别与微处理器的各输出端相连；
稳压电路的输出端与所有部分均相连。
2、根据权利要求1所述的手持式多参数气体测定器，其特征在于：所述按键电路设计成单键操作。
3、根据权利要求1所述的手持式多参数气体测定器，其特征在于：还包括运算放大器和多通道A/D转换器，所述多通道A/D转换器对所述运算放大器的输出信号进行转换。
4、根据权利要求3所述的手持式多参数气体测定器，其特征在于：所述多通道A/D转换器集成在所述微处理器内部，所述微处理器对所述A/D转换器的输出信号进行分析和处理。
5、根据权利要求1所述的手持式多参数气体测定器，其特征在于：所述数据通讯电路采用RS232串行通讯接口。
6、根据权利要求1所述的手持式多参数气体测定器，其特征在于：所述显示模块为液晶显示器，同时显示不同种类气体的浓度、剩余电压、时间和报警信号。
7、根据权利要求1所述的手持式多参数气体测定器，其特征在于：所述存储器为闪速Flash存储器，存储实时的检测结果和报警时的报警信号。
8、根据权利要求1所述的手持式多参数气体测定器，其特征在于：所述报警输出电路包括声音报警器、光报警器和振动报警器共三种报警器电路。
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