CN202814908U - 一种氧气浓度检测装置 - Google Patents

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CN 201220516912
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詹放易
王凯
赵彤凯
刘东旭
吕文梁
解毅
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Abstract

本实用新型公开了一种氧气浓度检测装置，该氧气浓度检测装置包括采集单元，该采集单元包括氧气传感器、压力传感器、进气座和密封壳体，氧气传感器设置在密封壳体内，密封壳体底部设置有气口，密封壳体底部安装在进气座上，进气座上设置有与外部测量环境相连通的进气口和出气口，该进气口和出气口与密封壳体底部的气口相连通，封壳体中氧气传感器所处的气压值。本实用新型通过根据压力传感器的数据来判断氧气浓度传感器所处的气压值，利用相应的补偿算法将氧气浓度值换算为正常气压测量下的值，从而实现气压补偿功能，该氧气浓度检测装置解决了现有氧气浓度传感器测量误差大和使用寿命短的缺点，结构新颖、合理，体积小巧，便于安装，使用方便。

Description

一种氧气浓度检测装置
技术领域
本实用新型涉及一种氧气浓度检测装置。
背景技术
煤矿瓦斯抽采负责部门为了更全面的分析瓦斯抽采达标效果，除了在瓦斯抽采管道上安装瓦斯、一氧化碳等气体浓度检测装置外，往往还需要安装氧气浓度检测装置。煤矿井下瓦斯抽采管道的压力范围一般为20kPa~101.3kPa，而氧气浓度传感器的使用压力范围则为81.1kPa~121.6kPa，当压力值小于81.1kPa时，氧气浓度传感器的检测值将比实际值偏小，同时影响使用寿命。现有氧气浓度检测装置的缺点是显而易见的，即当氧气传感器处于低压环境中时，其测量值与实际值会存在偏差，从而影响测量的准确性，同时使用寿命短。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种氧气浓度检测装置，以解决目前氧气浓度检测装置处于压力变化环境下时测量值与实际值有偏差和使用寿命短的问题。
本实用新型为解决上述技术问题而提供一种氧气浓度检测装置，该氧气浓度检测装置包括采集单元，采集单元包括氧气传感器、进气座和密封壳体，氧气传感器设置在密封壳体内，密封壳体底部设置有气口，密封壳体底部安装在进气座上，进气座上设置有与外部测量环境相连通的进气口和出气口，该进气口和出气口与密封壳体底部的气口相连通，所述的密封壳体内还设置有压力传感器，用于检测密封壳体中氧气传感器所处的气压值。
所述的密封壳体为柱状密封壳体，所述柱状密封壳体的头部设置有密封盖，密封盖上设置有出线孔，用于引出氧气传感器和压力传感器的引线，该密封盖通过压紧螺母固定在柱状密封壳体上。
所述的密封壳体底部与进气座上进气口和出气口相连通的气口上安装有防水透气膜。
所述的氧气传感器为KE-25型氧气传感器。
所述的压力传感器为MPL3115A2数字压力传感器。
本实用新型的有益效果是: 本实用新型通过根据压力传感器的数据来判断氧气浓度传感器所处的气压值，利用相应的补偿算法将氧气浓度值换算为正常气压测量下的值，从而实现气压补偿功能，该氧气浓度检测装置解决了现有氧气浓度传感器测量误差大和使用寿命短的缺点，结构新颖、合理，体积小巧，便于安装，使用方便。
附图说明
图1是本实用新型实施例中氧气浓度检测装置的结构示意图；
图2是本实用新型实施例中氧气浓度检测装置中采集单元的结构示意图；
图3是本实用新型实施例中氧气浓度检测装置的气压补偿电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的说明。
如图1所示，本实用新型的氧气浓度检测装置包括采集单元1和处理单元2，采集单元如图2所示，包括氧气传感器12、压力传感器9、进气座3和密封壳体，密封壳体包括上壳体10和下壳体，上壳体10和下壳体之间通过法兰11连接，上壳体10和下壳体之间的连接处设置有密封垫6，氧气传感器12设置在密封壳体内，密封壳体底部设置有气口，密封壳体底部通过压圈14、垫圈15和支撑圈13安装在进气座上3，进气座3上设置有与外部测量环境相连通的进气口4和出气口5，该进气口和出气口与密封壳体底部的气口相连通，密封壳体底部的气口处安装有防水透气膜16，用于防止井下瓦斯抽采过程中有水进入该检测装置，压力传感器9设置密封壳体内，压力传感器9用于检测密封壳体中氧气传感器12所处的气压值，所述的密封壳体为柱状密封壳体，密封壳体的顶部设置有密封盖，该密封盖通过压紧螺母8固定在密封壳体上，密封盖与密封壳体接触的地方安装有密封圈7，密封盖上设置有出线孔，压力传感器和氧气浓度传感器的引线通过该密封盖上的出线孔引出，用于连接到处理单元2上。 
本实施例中的氧气传感器选用FIGARO公司提供的KE-25型氧气传感器，测量量程为0~100%，精度±1%（满量程），压力传感器选用FREESCALE公司提供的MPL3115A2数字压力传感器，测量压力范围为20kPa~110kPa，分辨率低于0.3m，高达128Hz采样率，滤波及放大电路选用LINEAR公司提供的双路50MHz、低噪声、轨至轨、CMOS运算放大器LTC6244，如图3所示，将氧气浓度传感器输出端通过放大电路连接到处理器P1的一个输入端，压力传感器的输出端连接到处理器的另一个输入端，主处理器P1读取信号放大之后的氧气浓度对应值，然后再读取压力传感器值，最后通过软件算法将氧气浓度值换算为正常气压测量下的值，其中软件算法为：当氧气传感器偏离常压后，氧气的百分比浓度恒定的情况下，环境压力的变化的比例与氧分压变化的比例相同，由此可以对氧气测量进行气压补偿，所用的气压补偿公式为
C0 O2  =( P1×C1 O2 ÷P0 ) r           
其中C0O2补偿后的氧气浓度值，C102为环境压力变化后的氧气浓度测量值，P1为测量时的环境压力，P0为常压值，r为补偿系数，公式中P0为常压值，取101.3kPa，P1通过读取气压传感器得到（单位kPa），C102通过读取氧气传感器的值得到（浓度百分比），而补偿系数r一般取1.5（精确值需通过实验确定），将以上各值代入上公式即可求出补偿后的氧气浓度值，从而实现气压补偿功能。

Claims (5)

1.一种氧气浓度检测装置，包括采集单元，该采集单元包括氧气传感器、进气座和密封壳体，氧气传感器设置在密封壳体内，密封壳体底部设置有气口，密封壳体底部安装在进气座上，进气座上设置有与外部测量环境相连通的进气口和出气口，该进气口和出气口与密封壳体底部的气口相连通，其特征在于：所述的密封壳体内还设置有压力传感器，用于检测密封壳体中氧气传感器所处的气压值。
2.根据权利要求1所述的氧气浓度检测装置，其特征在于：所述的密封壳体为柱状密封壳体，所述柱状密封壳体的头部设置有密封盖，密封盖上设置有出线孔，用于引出氧气传感器和压力传感器的引线，该密封盖通过压紧螺母固定在柱状密封壳体上。
3.根据权利要求1所述的氧气浓度检测装置，其特征在于：所述的密封壳体底部与进气座上进气口和出气口相连通的气口上安装有防水透气膜。
4.根据权利要求1所述的氧气浓度检测装置，其特征在于：所述的氧气传感器为KE-25型氧气传感器。
5.根据权利要求1所述的氧气浓度检测装置，其特征在于：所述的压力传感器为MPL3115A2数字压力传感器。
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