CN207779946U - 一种天然气采样检测防爆系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种天然气采样检测防爆系统,包括信号处理单元、CPU控制中心、报警电路，信号处理单元包括N个测点电路，且N≥2，单个测点电路包括气敏传感器、放大器、比较器一及比较器二，由至少两个单点电路对天然气待测气体浓度范围进行检测。本实用新型的有益效果是其结构简单，该系统采取多点检测天然气待测气体浓度是否处在爆炸范围内可能发生泄漏等疑似爆炸性事故，降低整个系统的误报率，提高其容错率。气敏传感器的信号经过放大器放大后再进行比较提高检测准确度。

Description

一种天然气采样检测防爆系统

技术领域

本实用新型属于天然气技术领域，涉及一种防爆系统，具体涉及一种天然气采样检测防爆系统。

背景技术

天然气在空气中含量达到一定程度后会使人窒息。天然气不像一氧化碳那样具有毒性，它本质上是对人体无害的。不过如果天然气处于高浓度的状态，并使空气中的氧气不足以维持生命的话，还是会致人死亡的，毕竟天然气不能用于人类呼吸。作为燃料，天然气也会因发生爆炸而造成伤亡。

因此对天然气采样检测以此来防止爆炸事故的发生是必要的。大多检测系统采用单点检测，常常造成系统的误报，造成工作人员工作强度变大，且如果因误报导致天然气输送暂停，也会给人们带到生活不便等情况。

实用新型内容

为克服现有技术存在的技术缺陷，本实用新型公开了一种天然气采样检测防爆系统其结构简单，利用多点测试降低天然气采样检测的误报率，提高整个系统的容错率。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种天然气采样检测防爆系统,其特征在于：包括信号处理单元、CPU控制中心、报警电路，所述报警电路与CPU控制中心连接；

所述信号处理单元包括N个测点电路，且N≥2，单个测点电路包括气敏传感器、放大器、比较器一及比较器二，气敏传感器一端作为测点电路的输入端，其另一端与放大器的输入端连接，放大器的输出端与比较器一同相输入端连接，比较器一反相输入端外接最小值比较电压，放大器的输出端还与比较器二反相输入端连接，比较器二同相输入端外接最大值比较电压，比较器一、比较器二的输出端作为单点测点电路的输出端分别连接逻辑与门器一的两个输入端组成第一路判定电路；另一个测点电路的输出端分别连接逻辑与门器二的两个输入端组成第二判定电路，逻辑与门器一的输出端与逻辑与门器二的输出端连接逻辑与门器三的输入端，逻辑与门器三的输出端连接CPU控制中心。

优选地，还包括过温保护电路，所述过温保护电路的输出端 CPU控制中心连接。

优选地，所述逻辑与门器一、逻辑与门器二及逻辑与门器三为两输入逻辑与门器或三输入逻辑与门器。

优选地，所述过温保护电路包括温度信号采集单元、压频转换单元，所述温度信号采集单元包括温敏电阻、第一电阻、第二电阻，第一电阻和温敏电阻串联，第一电阻和温敏电阻之间引出一条线连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端作为温度信号采集单元输出端，并与压频转换单元输入端连接；

所述压频转换单元包括第五电阻、第六电阻、第七电阻、第四电阻、压频转换器、第一电容和第二电容，压频转换器包括第一引脚、第二引脚、第三引脚、第四引脚、第五引脚、第六引脚、第七引脚、第八引脚，第一引脚作为压频转换单元输入端与温度信号采集单元输出端连接，第二引脚和第三引脚与第五电阻连接，第一电容并联在第五电阻两端，第五引脚连接5V电源，并还连接第六电阻的一端，第六电阻的另一端连接第二电容，第六电阻和第二电容之间引线连接第六引脚，第八引脚通过第四电阻接地，第四引脚接地，第七引脚作为压频转换单元输出端，即过温保护电路的输出端与CPU控制中心连接。

优选地，还包括LED显示屏，所述LED显示屏与CPU控制中心连接。

优选地，还包括存储器，所述LED显示屏与CPU控制中心连接。

本实用新型的有益效果是其结构简单，该系统采取多点检测天然气待测气体浓度是否处在爆炸范围内可能发生泄漏等疑似爆炸性事故，降低整个系统的误报率，提高其容错率。气敏传感器的信号经过放大器放大后再进行比较提高检测准确度。

附图说明

图1是本实用新型的一种具体实施方式结构示意图。

图2是本实用新型所述过温保护电路的一种具体实施方式结构示意图。

附图标记：1-测点电路，2-第一判定电路, 3-第二判定电路，C-放大器，A1-比较器一，A2-比较器二，B1-逻辑与门器一，B2-逻辑与门器二，B3-逻辑与门器三，Rt-温敏电阻，R1-第一电阻，R2-第二电阻,R3-第三电阻，R4-第四电阻，R5-第五电阻，R6-第六电阻，R7-第七电阻，in-第一引脚，C-out-第二引脚，Hlod-第三引脚，GND-第四引脚，Vs-第五引脚，R/C-第六引脚，F-out-第七引脚，Ref-第八引脚，U1-压频转换器，u0-过温保护电路信号输出端，u1-最小值比较电压 ，u2-最大值比较电压，C1-第一电容，C2第二电容。

具体实施方式

以下结合附图及附图标记对本实用新型的实施方式做更详细的说明，使熟悉本领域的技术人在研读本说明书后能据以实施。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本 实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例：参见包括信号处理单元、CPU控制中心、报警电路，所述报警电路与CPU控制中心连接；

所述信号处理单元包括N个测点电路1，且N≥2，单个测点电路1包括气敏传感器、放大器C、比较器一A1及比较器二A2，气敏传感器一端作为测点电路1的输入端，其另一端与放大器C的输入端连接，放大器C的输出端与比较器一A1同相输入端连接，比较器一A2反相输入端外接最小值比较电压u0，放大器C的输出端还与比较器二A2反相输入端连接，比较器二A2同相输入端外接最大值比较电压u2，比较器一A1、比较器二A2的输出端作为单点测点电路1的输出端分别连接逻辑与门器一B1的两个输入端组成第一路判定电路2；另一个测点电路1的输出端分别连接逻辑与门器二B2的两个输入端组成第二判定电路3，逻辑与门器一B1的输出端与逻辑与门器二B2的输出端连接逻辑与门器三B3的输入端，逻辑与门器三B3的输出端连接CPU控制中心。

本实施例中，气敏传感器设置在天然气管道待测点处，测点电路1至少为两个，可同时检测天然气管道两个待测点气体浓度值，其中，一路测点电路1测量气体是否在爆炸浓度范围内，通过气敏传感器采集的值通过放大器C进行信号放大，再经过比较器一A1、和比较器二A2与比较电压作比较，比较器一A1外接的最小值比较电压u1为气体爆炸范围的最小值，如果放大器C输出的信号比最小值比较电压u1大，该比较器一A1输出高电平，比较器二A2外接的最大值比较电压u2为气体爆炸范围的最大值，放大器C输出的信号比最大值比较电压u2小，该比较器二A2输出高电平，比较器一A1、比较器二A2的输出端分别连接逻辑与门器一B1的输入端；

另一路测点电路1同时也测量气体是否在爆炸浓度范围内，原理与上述一路测点电路1相同。

例如，一路测点电路1的比较器一A1的输出端和比较器二A2的输出端均输出高电平，逻辑与门器一B1的输出端为高电平，证明该点气体浓度处于爆炸范围之内；另一路测点电路1的比较器一A1的输出端和比较器二A2的输出端均输出高电平，逻辑与门器二B2的输出端为高电平，同时也证明该点气体浓度处于爆炸范围之内；逻辑与门器一B1的输出端和逻辑与门器二B2的输出端均输出高电平，则逻辑与门器三B3会输出高电平至CPU控制中心，CPU控制中心会输出控制指令给报警电路，提醒工作人员，天然气采样点出现故障，需及时处理。

CPU控制中心还可以发出控制指令关闭天然气阀门开关，避免爆炸性事故发生。

该系统采取多点检测天然气待测气体浓度是否处在爆炸范围内可能发生泄漏等疑似爆炸性事故，降低整个系统的误报率，提高其容错率。气敏传感器的信号经过放大器C放大后再进行比较提高检测准确度。

优选地，还包括过温保护电路，所述过温保护电路的输出端u0 CPU控制中心连接。

气体浓度处在爆炸范围内且遇上明火源就会发生爆炸，所以设置过温保护电路也可以增强该防爆系统的多功能性，使其性能更完善。

优选地，所述逻辑与门器一B1、逻辑与门器二B2及逻辑与门器三B3为两输入逻辑与门器或三输入逻辑与门器。

三输入逻辑与门器可以多增加测点电路1，降低误报率。

优选地，所述过温保护电路包括温度信号采集单元、压频转换单元，所述温度信号采集单元包括温敏电阻Rt、第一电阻R1、第二电阻R2，第一电阻R1和温敏电阻Rt串联，第一电阻R1和温敏电阻Rt之间引出一条线连接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端作为温度信号采集单元输出端，并与压频转换单元输入端连接；

所述压频转换单元包括第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第四电阻R4、压频转换器U1、第一电容C1和第二电容C2，压频转换器U1包括第一引脚in、第二引脚C-out、第三引脚Hlod、第四引脚GND、第五引脚Vs、第六引脚R/C、第七引脚F-out、第八引脚Ref，第一引脚in作为压频转换单元输入端与温度信号采集单元输出端连接，第二引脚C-out和第三引脚Hlod与第五电阻R5连接，第一电容C1并联在第五电阻R5两端，第五引脚Vs连接5V电源，并还连接第六电阻R6的一端，第六电阻R6的另一端连接第二电容C2，第六电阻R6和第二电容C2之间引线连接第六引脚R/C，第八引脚Ref通过第四电阻R4接地，第四引脚GND接地，第七引脚F-out作为压频转换单元输出端，即过温保护电路的输出端u0与CPU控制中心连接。

温度采集单元通过温敏电阻Rt和第一电阻R1分压获得温度信号，该温度信号经过压频转换器U1转换成频率信号，在经过压频转换器U1第七引脚F-out输至CPU控制中心，由CPU控制中心处理，如果温度过高，CPU控制中心发出控制指令给报警电路，提醒工作人员。该过温保护电路结构简单、精度高、成本低、灵活易于实现。天然气待检测气体的浓度在爆炸范围之类，且遇明火源才会发生爆炸事故，所以检测天然气管道周围的温度也会增强该防爆系统性能，使其功能更加完善。

本实施例中采用的压频转换器U1为LM231芯片，其中压频转换器U1的第一引脚作为压频转换单元输入端与温度信号采集单元输出端连接，压频转换器U1的第二引脚C-out和第三引脚Hlod与第一电容C1和第五电阻R5构成压频转换单元的谐振网络，第六电阻R6和第二电容C2构成频率调节参数与5V电源连接，第四电阻R4作为参数调节电阻接地。将电压信号转换成频率信号可以明显地增强信号的抗干扰能力。

优选地，还包括LED显示屏，所述LED显示屏与CPU控制中心连接。LED显示屏可以实时显示当前气体浓度范围，使工作人员可直观的得出气体浓度的实时数据。

优选地，还包括存储器，所述LED显示屏与CPU控制中心连接。存储器可以记录历史数据，方便查询。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种天然气采样检测防爆系统,其特征在于：包括信号处理单元、CPU控制中心、报警电路，所述报警电路与CPU控制中心连接；

所述信号处理单元包括N个测点电路（1），且N≥2，单个测点电路（1）包括气敏传感器、放大器（C）、比较器一（A1）及比较器二（A2），气敏传感器一端作为测点电路（1）的输入端，其另一端与放大器（C）的输入端连接，放大器（C）的输出端与比较器一（A1）同相输入端连接，比较器一（A1）反相输入端外接最小值比较电压（u1），放大器（C）的输出端还与比较器二（A2）反相输入端连接，比较器二（A2）同相输入端外接最大值比较电压（u2），比较器一（A1）、比较器二（A2）的输出端作为单点测点电路（1）的输出端分别连接逻辑与门器一（B1）的两个输入端组成第一路判定电路（2）；另一个测点电路（1）的输出端分别连接逻辑与门器二（B2）的两输入端组成第二判定电路（3），逻辑与门器一（B1）的输出端与逻辑与门器二（B2）的输出端连接逻辑与门器三（B3）的输入端，逻辑与门器三（B3）的输出端连接CPU控制中心。

2.如权利要求1所述的天然气采样检测防爆系统，其特征在于：还包括过温保护电路，所述过温保护电路的输出端（u0） CPU控制中心连接。

3.如权利要求1所述的天然气采样检测防爆系统，其特征在于：所述逻辑与门器一（B1）、逻辑与门器二（B2）及逻辑与门器三（B3）为两输入逻辑与门器或三输入逻辑与门器。

4.如权利要求2所述的天然气采样检测防爆系统，其特征在于：所述过温保护电路包括温度信号采集单元、压频转换单元，所述温度信号采集单元包括温敏电阻（Rt）、第一电阻（R1）、第二电阻（R2），第一电阻（R1）和温敏电阻（Rt）串联，第一电阻（R1）和温敏电阻（Rt）之间引出一条线连接第二电阻（R2）的一端，第二电阻（R2）的另一端作为温度信号采集单元输出端，并与压频转换单元输入端连接；

所述压频转换单元包括第五电阻（R5）、第六电阻（R6）、第七电阻（R7）、第四电阻（R4）、压频转换器（U1）、第一电容（C1）和第二电容（C2），压频转换器（U1）包括第一引脚（in）、第二引脚（C-out）、第三引脚（Hlod）、第四引脚（GND）、第五引脚（Vs）、第六引脚（R/C）、第七引脚（F-out）、第八引脚（Ref），第一引脚（in）作为压频转换单元输入端与温度信号采集单元输出端连接，第二引脚（C-out）和第三引脚（Hlod）与第五电阻（R5）连接，第一电容（C1）并联在第五电阻（R5）两端，第五引脚（Vs）连接5V电源，并还连接第六电阻（R6）的一端，第六电阻（R6）的另一端连接第二电容（C2），第六电阻（R6）和第二电容（C2）之间引线连接第六引脚（R/C），第八引脚（Ref）通过第四电阻（R4）接地，第四引脚（GND）接地，第七引脚（F-out）作为压频转换单元输出端，即过温保护电路的输出端（u0）与CPU控制中心连接。

5.如权利要求1所述的天然气采样检测防爆系统，其特征在于：还包括LED显示屏，所述LED显示屏与CPU控制中心连接。

6.如权利要求5所述的天然气采样检测防爆系统，其特征在于：还包括存储器，所述LED显示屏与CPU控制中心连接。