CN202583035U - 自适应不同海拔高度测氧仪 - Google Patents

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柳玉娟
王晋远
吕来吉
刘力钘
郭彦双
宋晓星
贺瑞林
许贻林
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Abstract

本实用新型自适应不同海拔高度测氧仪，属于测氧仪技术领域；所要解决的技术问题是：提供一种能够自动适应海拔高度并且能够显示当前氧气浓度值和基本大气参数的测氧仪；采用的技术方案是：氧气传感器、压力传感器、温度传感器和湿度传感器的信号输出端口分别串接第一放大器、第二放大器、第三放大器和第四放大器后与A/D转换模块的输入端口相连，所述A/D转换模块的输出端口与单片机的输入端口相连，所述单片机的输出端口与低限报警输出继电器和高限报警输出继电器相连，单片机与LED液晶显示屏相连；本实用新型可广泛应用于各种不同海拔环境中。

Description

自适应不同海拔高度测氧仪
技术领域
本实用新型自适应不同海拔高度测氧仪，属于测氧仪技术领域。
背景技术
测氧仪主要用于测量空气中的氧气纯度和分子筛制氧设备制取氧气纯度等设备中，也可以用于其它领域测量氧气的纯度，目前市场上的测氧仪都具有体积小、测量精度高、响应时间短等特点；但也存在着不足之处，目前市场上的测氧仪普遍应用于平原地区，但若在不同海拔高度环境中使用时，无论是在空气中还是氧气环境中，具体的测量显示值会随着海拔高度的不同而不同，海拔越高，测量值越小，此时，需要在当前环境条件下对测氧仪进行校准后方能使用，这样会给用户或者不熟悉技术的人带来使用上的不方便；同时，现有的测氧仪功能相对简单，对基本的安全使用参数不能显示，容易使仪表带故障工作，增加了仪表的故障发生率。
实用新型内容
本实用新型克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是：提供一种能够自动适应海拔高度并且能够显示当前氧气浓度值和基本大气参数的测氧仪。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：自适应不同海拔高度测氧仪，包括单片机、氧气传感器、压力传感器、温度传感器、湿度传感器、A/D转换模块、低限报警输出继电器、高限报警输出继电器和LED液晶显示屏；
所述氧气传感器、压力传感器、温度传感器和湿度传感器的信号输出端口分别串接第一放大器、第二放大器、第三放大器和第四放大器后与A/D转换模块的输入端口相连，所述A/D转换模块的输出端口与单片机的输入端口相连，所述单片机的输出端口与低限报警输出继电器和高限报警输出继电器相连，单片机与LED液晶显示屏相连。
所述低限报警输出继电器和高限报警输出继电器分别连接有氧纯度下限报警器和氧纯度上限报警器。
所述单片机还连接有电平转换器和高精度数模转换器。
本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是：
一、本实用新型在海拔不同的环境情况下，能够自动、快速、准确的显示当地当前环境条件下的氧气浓度值和气压、海拔、温湿度等基本大气参数值，扩大了测氧仪的使用范围及使用条件；
二、本实用新型通过自动显示当前环境条件下的温、湿度值，并且具有氧纯度上下限报警功能，避免了仪表在非使用范围内违规使用，从而降低了仪表的故障率；
三、本实用新型中通过单片机程序实现整个采集、计算、校准过程，操作简单，使用方便并且避免了人工操作带来的误差；
四、本实用新型能够输出标准的4～20mA电流信号或0～10V或1～5V电压信号及RS-232C或RS-485数字信号，方便二次使用。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明：
图1是本实用新型的电路结构示意图；
图中：1为单片机、2为氧气传感器、3为压力传感器、4为温度传感器、5为湿度传感器、6为A/D转换模块、7为低限报警输出继电器、8为高限报警输出继电器、9为LED液晶显示屏、10为第一放大器、11为第二放大器、12为第三放大器、13为第四放大器、14为氧纯度下限报警器、15为氧纯度上限报警器、16为电平转换器、17为高精度数模转换器。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型自适应不同海拔高度测氧仪，包括单片机1、氧气传感器2、压力传感器3、温度传感器4、湿度传感器5、A/D转换模块6、低限报警输出继电器7、高限报警输出继电器8和LED液晶显示屏9，整个测氧仪由电源模块供电，所述电源模块可以采用电池，也可以采用有稳压器和开关稳压电源串接而成的电源电路，上述电源电路可以直接接入220V交流电源。
所述氧气传感器2、压力传感器3、温度传感器4和湿度传感器5的信号输出端口分别串接第一放大器10、第二放大器11、第三放大器12和第四放大器13后与A/D转换模块6的输入端口相连，所述A/D转换模块6的输出端口与单片机1的输入端口相连，上述氧气传感器2用来采集大气或者制氧设备的氧气纯度值，所述氧气纯度值由体积比表示，上述压力传感器3、温度传感器4和湿度传感器5分别用来采集实时大气的气压、温度和湿度值，并通过与传感器相连的放大器将采集到的信号放大发送至单片机1，单片机1与LED液晶显示屏9相连，所述LED液晶显示屏9能够显示当前采集的氧气浓度值和气压、温度和湿度值。
所述单片机1通过预先设定的程序，将采集到的气压值转化为海拔值，并进行修正，根据大气压的公式H=(RT/gM)*ln(P0/p) ，公式中R为常数8.51，T为常温下的热力学温度，g为重力加速度，M为气体的分子量29，P0为标准的大气压，p为气压值；由于气压值p由压力传感器3采集，公式其余各量为常数，单片机1通过上述公式得出当前大气压环境下的实时海拔值H，并输出到LED液晶显示屏9上，单片机1通过海拔值H计算出海拔修正系数值K0，计算海拔修正系数值K0的公式为K0 =5.3788x10-9·H2-1.1975x10-4·H+1，同时单片机1程序将氧气传感器2测量的前后两个数值进行平均计算，得出信号采样平均值，再将信号采样平均值转化为氧浓度值N，最后LED液晶显示屏9显示：显示氧浓度值=氧浓度值N/ K0，同时显示屏每隔1.25S刷屏一次，这样本实用新型在海拔不同的环境情况下，能够自动、快速、准确的显示当地当前环境条件下的氧气浓度值和气压、海拔、温湿度等基本大气参数值，扩大了测氧仪的使用范围及使用条件。
所述单片机1的输出端口与低限报警输出继电器7和高限报警输出继电器8相连，所述低限报警输出继电器7和高限报警输出继电器8分别连接有氧纯度下限报警器14和氧纯度上限报警器15，当氧浓度值不足或超过报警设定值如行业规定时，低限报警输出继电器7和高限报警输出继电器8控制氧纯度下限报警器14和氧纯度上限报警器15发出警报，所述氧纯度下限报警器14和氧纯度上限报警器15采用声光报警器。
所述单片机1还连接有电平转换器16和高精度数模转换器17，单片机1可以通过电平转换器16完成TTL电平和RS-232C/RS-485电平转换，输出数字信号，同时也可以通过高精度数模转换器17输出标准的4～20mA电流信号或0～10V或1～5V电压信号，方便二次使用，整个装置通过单片机1的程序实现整个采集、计算、校准过程，操作简单，使用方便并且避免了人工操作带来的误差。

Claims (3)

1.自适应不同海拔高度测氧仪，其特征在于：包括单片机（1）、氧气传感器（2）、压力传感器（3）、温度传感器（4）、湿度传感器（5）、A/D转换模块（6）、低限报警输出继电器（7）、高限报警输出继电器（8）和LED液晶显示屏（9）；
所述氧气传感器（2）、压力传感器（3）、温度传感器（4）和湿度传感器（5）的信号输出端口分别串接第一放大器（10）、第二放大器（11）、第三放大器（12）和第四放大器（13）后与A/D转换模块（6）的输入端口相连，所述A/D转换模块（6）的输出端口与单片机（1）的输入端口相连，所述单片机（1）的输出端口与低限报警输出继电器（7）和高限报警输出继电器（8）相连，单片机（1）与LED液晶显示屏（9）相连。
2.根据权利要求1所述的自适应不同海拔高度测氧仪，其特征在于：所述低限报警输出继电器（7）和高限报警输出继电器（8）分别连接有氧纯度下限报警器（14）和氧纯度上限报警器（15）。
3.根据权利要求1或2所述的自适应不同海拔高度测氧仪，其特征在于：所述单片机（1）还连接有电平转换器（16）和高精度数模转换器（17）。
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