CN202285017U - 甲烷在线监测分析仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及气体检测仪器，公开了一种甲烷在线监测分析仪，包括管接外界的一采样气泵，采样气泵通过一干燥过滤器管接一密封气室，密封气室内设置有一气体传感器组，密封气室设置有一气体排放口；所述采样气泵通过控制线路电连接在一处理模块上，该处理模块通过一模数转换模块电连接气体传感器组，该处理模块上还电连接有一显示模块、至少一通信模块、一输入键盘和一报警模块。本实用新型具有能有效地对各种环境中的甲烷气体进行监测、报警和数据采集及传输的优点。

Description

甲烷在线监测分析仪

技术领域

本实用新型涉气体检测仪器，尤其是涉及一种能对检测的信息进行处理、报警和传输的甲烷在线监测分析仪。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高和对环保的日益重视，对各种有毒、有害及可燃气体的探测，对大气污染、工业废气的监测以及对食品和居住环境质量的检测提出了更高的要求。当前，煤炭工业正在向工业化和自动化方向高速发展，而安全问题始终是煤炭工业发展的一个亟待解决的问题。目前国内外对甲烷检测的研究非常重视，实时检测甲烷气体浓度对于保障生产安全的意义重大。甲烷检测主要是检测甲烷在空气中的体积浓度，以防止甲烷爆炸事故的发生。

我国在研制甲烷检测仪表的工作中取得了很大进展，研究制造了热效式和热导式甲烷检定器及甲烷报警器。便携式甲烷检测报警仪是各国应用最早最普遍的一种甲烷浓度检测仪表，可随时检测作业场所的甲烷浓度。当前应用的便携式甲烷检测仪器，按检测原理分为热导型甲烷检测仪、热催化型甲烷检测报警仪、气敏半导体式甲烷检测仪、光学甲烷检测仪等几种。

(1)热导原理的检测仪器是利用所测气体与空气的热导率之差来实现对气体浓度检测的。热导式气体检测仪将待测气体送入气室，气室中有热敏元件，如铂丝或钨丝，对热敏元件加热到一定温度，当待测气体的导热系数较高时，热量更容易从热敏元件上散发，使其阻值减小，通过惠更斯电桥测量这一阻值变化可得到被测气体浓度值。这种检测原理的优点是热敏元件工作温度低(低于200℃)，工作电压也不高，所以极易制成矿用安全型，而且热敏元件为半永久性元件，使用寿命长。其缺点是检测低浓度甲烷时输出信号小，且易受水蒸气(湿度)和二氧化碳等气体的影响。

(2)热催化原理的检测仪是利用催化物能使低浓度甲烷在低温度下持续燃烧(氧化)，因不同浓度的甲烷在燃烧时产生的热量不同，用温度变化来测量甲烷浓度的一种检测仪，又称为催化氧化式或接触燃烧式。最初测量甲烷的传感元件是用纯铂丝线圈制作，纯铂丝线圈既是加热器，又作为电阻温度计来完成热量到电量转换，由于甲烷在铂丝线圈燃烧时产生的温度高达900℃，铂丝因表面蒸发直径细，因而使阻值增加导致传感器零点严重漂移。所以目前使用较普遍的是载体催化元件，载体的作用是提供较大的接触反应表面，这种载体元件能在较低温度下使甲烷催化燃烧，铂丝线圈仅作为加热器和电阻温度计，不再直接暴露在甲烷氧化区，大大降低了蒸发损失。这种检测原理的缺点是抗中毒性较差，从而导致其使用寿命短，测量高浓度甲烷时会给出致命的错误信息，甚至威胁安检人员的生命安全。其优点是输出信号大，线性好，信号处理和显示都比较方便，从而使电路和仪器的结构简化。热催化型甲烷检测仪是专门用来测量甲烷的，一般的常规气体对其不起作用。

(3)气敏半导体式甲烷检测仪是利用气敏半导体在加热到稳定状态的情况下，当有气体吸附时，吸附分子首先在表面自由地扩散。其间一部分分子蒸发，部分分子就固定在吸附处。此时如果材料的功函数小于吸附分子的电子亲和力，则吸附分子将从材料夺取电子而变成负离子吸附；如果材料功函数大于吸附分子的离解能，吸附分子将向材料释放电子而成为正离子吸附。氧化型气体吸附到N型半导体上，将使载流子减少，从而使材料的电阻率增大。还原型气体吸附到N型半导体上，将使载流子增多，材料电阻率下降。根据这一特性，就可以从阻值变化的情况得知吸附气体的种类和浓度。

(4)光学甲烷检测仪是我国煤矿井下普遍使用的一种测定甲烷浓度的便携式仪器。光学甲烷检测仪是利用不同气体折射率不同的原理而制成的光学检定仪器。它由光源、平面镜、空气室、气样室、折射棱镜，反射镜和望远镜组成。如果以空气室和甲烷室都充入同密度的新鲜空气时产生的条纹为基准(对零)，当其它气体(如甲烷)进入气样室时，因其折射率与空气不同，使光路光程发生变化，干涉条纹发生偏移，此偏移量即可用来表示甲烷浓度。甲烷浓度越高偏移越多。当甲烷室充入含有甲烷的空气时(抽气测定)，由于空气室中的新鲜空气和甲烷室中的含甲烷气体的密度不同，引起折射率的变化，光程也就随之发生变化，于是干涉条纹产生位移(移动)，从目镜可以看到干涉条纹移动的距离。由于干涉条纹的位移量与甲烷浓度成正比例关系，所以根据干涉条纹的位移量就可以测得甲烷的浓度，从目镜可以观察到干涉条纹移动后所处的甲烷浓度刻度值，于是便可测得甲烷浓度。

现采用的甲烷检测器普遍存在着功耗较大、功能单一、精度不高的缺点，而且智能化程度低，不能对检测的信息进行处理、存储和传输。

发明内容

为克服上述缺点，本实用新型目的在于提供一种能对检测的信息进行处理、报警和传输的甲烷在线监测分析仪。

本实用新型通过以下技术措施实现的，一种甲烷在线监测分析仪，包括管接外界的一采样气泵，采样气泵通过一干燥过滤器管接一密封气室，密封气室内设置有一气体传感器组，密封气室设置有一气体排放口；所述采样气泵通过控制线路电连接在一处理模块上，该处理模块通过一模数转换模块电连接气体传感器组，该处理模块上还电连接有一显示模块、至少一通信模块、一输入键盘和一报警模块。

作为一种优选方式，所述气体传感器组包括甲烷传感器、温度传感器和压力传感器。

作为一种优选方式，所述通信模块为串口通讯模块、GPRS无线传输模块、CDMA无线传输模块、3G无线传输模块、USB通讯模块中的任意一种或几种的组合。

作为一种优选方式，所述报警模块为蜂鸣器和发光二极管组成的声光报警模块。

作为一种优选方式，所述处理模块为基于ARM的嵌入式微控制器。

作为一种优选方式，所述模数转换模块为AD7927。

本实用新型能有效地对各种环境中的甲烷气体进行监测、报警和数据采集及传输，其主要应用于石化煤炭、冶金化工、市政燃气等多种场所现场监测。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构框图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1，一种甲烷在线监测分析仪，是通过采样气泵5将气体抽取到密封气室13内，气体从采样气泵5经干燥过滤器6进入密封气室13，密封气室13内设置有甲烷传感器探头9，还有辅助的温度传感器探头10、压力传感器探头11等，气体输入到密封气室13内检测后再通过气体排放口12排出，形成一个气体循环流路供检测。

甲烷气体传感器探头9、温度传感器探头10、压力传感器探头11对气体进行检测分析，并通过AD7927模数转换器8转换成数字信号，后经基于ARM的嵌入式微控制器7归纳、分析、处理及贮存，并通过液晶显示屏2显示浓度数据。

微控制器7连接有串口通讯模块4和智能按键1。串口通讯模块4采用MCU内部的串口，配以电平转换芯片实现系统与外部设备的串口通讯。智能按键1实现对系统的参数设置。微控制器7通过GPRS/CDMA/3G等无线传输模块14将得到的气体浓度数据实时传送到相应部门的监控中心平台15。微控制器7外接现场声光报警模块3，声光报警模块3分别由蜂鸣器和发光二极管组成。当测得的甲烷浓度超过设定的低报警限制时，发光二极管闪烁并且蜂鸣器报警对浓度超限情况进行报警，同时传送到监控平台15，便于对甲烷气体超限进行预警。

以上是对本实用新型甲烷在线监测分析仪进行了阐述，用于帮助理解本实用新型，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本实用新型原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种甲烷在线监测分析仪，其特征在于：包括管接外界的一采样气泵，采样气泵通过一干燥过滤器管接一密封气室，密封气室内设置有一气体传感器组，密封气室设置有一气体排放口；所述采样气泵通过控制线路电连接在一处理模块上，该处理模块通过一模数转换模块电连接气体传感器组，该处理模块上还电连接有一显示模块、至少一通信模块、一输入键盘和一报警模块。

2.根据权利要求1所述的甲烷在线监测分析仪，其特征在于：所述气体传感器组包括甲烷传感器、温度传感器和压力传感器。

3.根据权利要求1所述的甲烷在线监测分析仪，其特征在于：所述通信模块为串口通讯模块、GPRS无线传输模块、CDMA无线传输模块、3G无线传输模块、USB通讯模块中的任意一种或几种的组合。

4.根据权利要求1所述的甲烷在线监测分析仪，其特征在于：所述报警模块为蜂鸣器和发光二极管组成的声光报警模块。

5.根据权利要求1所述的甲烷在线监测分析仪，其特征在于：所述处理模块为基于ARM的嵌入式微控制器。

6.根据权利要求1所述的甲烷在线监测分析仪，其特征在于：所述模数转换模块为AD7927。

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