CN2276156Y - 一种智能型硫化氢气体电化学监测仪 - Google Patents
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Abstract
一种智能型硫化氢气体电化学监测仪,其特征在于传感器电路以传感器的敏感电极和辅助电极作为输出端与电流/电压转换IC2相接,再经信号前置放大IC3,IC 和滤波处理IC5分别与报警电路HFC9651A和微机处理电路相连;微机处理电路以CPU8031为核心,经多路开关74HC245控制打印机,经地址锁存器74LS373控制外存贮器EPROM2764,通过A/D转换器ADC0809与传感器电路相连,通过8155与BCD拨码盘和波段开关相连,通过8255控制LED显示。本实用新型可实现对环境的动态监测。
Description
本实用新型属于含硫油矿区大气的监测装置。
硫化氢是大气的主要污染物之一，它是一种剧毒、强腐蚀性的气体，0.1～0.15％的硫化氢倾刻间就能致人死亡，土壤中硫化氢的含量超过一定浓度也会使植株受毒致死，同时，硫化氢是一种强腐蚀性的气体，它不仅造成点蚀和均匀腐蚀，而且容易产生硫化物应力腐蚀裂开(SSCC)，它是含硫油气开发中最严重的腐蚀破坏形式之一，往往引起突发的恶性事故，造成巨大的经济损失，因此，对硫化氢进行适时的监测，是保证人们的生命安全，预防各种腐蚀破坏，防止突发性事故发生的重要技术措施。
目前，国际先后出现了不少硫化氢气体检测装置，从探头部分(传感器)的型式来看，概括起来有金属氧化物半导体型、光谱/色谱型和电化学等几种类型，金属氧化物半导体型是靠硫化氢的吸脱附而改变半导体的一些性质而进行测量的，因此在选择性、响应时间和恢复时间等几个方面都不够理想，光谱/色谱型的装置体积大、价格高，使用极为不便，不利于现场/在线监测，各种电化学装置虽然在选择性、精度、响应时间和恢复时间较前两种装置都有了较大的改进，但目前各种传统的电化学检测装置的传感器部分皆采用金作探头的敏感电极，而且，都局限于金作敏感电极材料，各传统检测装置传感器的敏感部分往往由多孔性的陶瓷膜、半透膜和敏感电极金箔三个部分组成，进入传感器的硫化氢气体必须扩散经多孔性陶瓷膜、半透膜以及半透膜和敏感电极之间的薄层电解液到达敏感电极才能产生响应，因而响应时间较长，最快也得90s，同时，传统的检测装置都采用扩散式采样，只能进行单点测量和单点显示，不能进行数据的存贮和传输，因而不能对环境进行动态监测。
本实用新型的目的在于提供一种响应时间短且能进行数据的存贮和传输，即可实现对环境进行动态监测的智能型硫化氢气体电化学监测仪。
本实用新型提供了一种智能型硫化氢气体电化学监测仪，由信号检测和信号处理两部分构成，其特征在于：信号处理包括传感器电路和微机处理电路；
传感器电路以传感器的敏感电极和辅助电极作为输出端与电流/电压转换IC2相接，再经信号前置放大IC3，IC4和滤波处理IC5分别与报警电路HFC9651A和微机处理电路相连；
微机处理电路以CPU8031为核心，经多路开关74HC245控制打印机，经地址锁存器74LS373控制外存贮器EPR0M2764，通过A/D转换器ADC0809与传感器电路相连，通过8155与BCD拔码盘和波段开关相连，通过8255控制LED显示。
本实用新型由于在电子线路部分，增加了检测装置的声光报警功能，改进了传统检测装置的数据存贮系统，以CPU8031作为整个检测装置的控制中心，把检测、数据处理和声光报警等功能溶为一体，成为了一个完全自动化的硫化氢智能监测装置。下面结合附图，通过实施例详述本实用新型。
附图1 硫化氢气体监测仪整体结构图
附图2 多孔扩散电极传感器结构示意图
附图3 凝胶型传感器结构示意图
附图4 传感器电骆原理图
附图5 微机处理电路原理图
实施例1
本装置的具体结构是由信号检测和信号处理两个部分构成，整个装置的结构框图如图(Figl)所示，信号检测系统包括用作探头的传感器及传感器的辅助禁气装置，通过辅助进气装置，可以排除掉灰尘对传感器的污染及部分干扰气体的影响。
信号处理系的电路包括传感器电路和微机处理电路两个部分，传感器电路包括传感器的恒电位电路、电流/电压转换电路、前置放大电路、滤波电路和声光报警电路等几个部分，而微机处理电路包括单片机及其扩展接口、人机通道两个部分，单片机及其扩展接口包括：CPU8031单片机最小系统和A/D转换电路、I/O接口电路、RS232禁口三个部分，人机通道包括用作给定输入的BCD码拨盘和工作状态给定的波段开关、LED显示器及指示灯等，整个检测系统在CPU8031单片机的控制下完成：信号转换采样、数据的运算处理，显示报警等能，另外，系统还具有自检、串行通讯等功能，整个监测仪的信号处理系统的电路原理图如图(Fig4、Fig5)所示。
IC1用作三电极体系传感器的恒电位仪，进入传感器的硫化氢气体在敏感电极上被氧化，产生氧化电流，此电流经R5转化成电压信号，以差动方式输入IC2，从IC2出来的电信号经IC3，IC4放大处理，进入IC5进行滤波，经过滤波处理的电信号可以直接送给报警电路和微机处理电路，IC1、IC2采用ICLOG59(或μPC153A、MC1776CG等)，IC3、IC4采用ICL7611(或ICL8021、μA776)，IC5采用ICL7126。
报警电路如图所示：电阻VR2、R17、R18组成一个分压电路，VR2可调，可以根据需要来调节报警的起点，R17、R18、R19和TL431一起构成电路的控制开关，其中TL431是一种精密可调式稳压电路，其稳压值在2.5～36V之间连续可调，在本电路中TL431用作精密控制开关，TL431电路内部有一个精密的基准电压，当R18上的电压超过这一基准电压时，TL431迅即导通，发出报警信号，由TL431构成的控制电路，控制准确，反应灵敏，HFC9561A是一种闪光报警电路，SEL1和SEL2为两个选择开关，它们的不同接法，可使报警电路发出不同的警报声，同时它具有两个LED输出端，选用红、黄两种不同的发光二极管，可驱动两个LED轮换发光报警。
微机处理电路的核心仍然是单片机及其扩展接口，单片机采用Intel8031，用P0作为数据总线D0-D7，同时，P0口还接地址锁存器74LS373，外存贮器采用一片8K×EPROM2764，其片选控制
CE直接接地，输出允许
OE与CPU8031的程序存取允许信号PSEN相连，LED显示器用作操作提示和硫化氢浓度值的显示，系统的A/D转换采用ADC0809，将经过放大和滤波处理的，反映硫化氢浓度的电压信号转化为数字量送入8031，为了与上位机进行通讯，将8031的串行通讯口P31/TXD送入MC1488的发送器，将P30/RDX端与MC1489相联接，从而实现8031串行接口的TTL电平信号与RS-232C接口的连接，此外，8031的P1口的P10-P17，被用作A/D转的8位数字量的并行输出口，可供其它微机读取硫化氢浓度的测量值。
整个微机辖统采用软件控制，系统软件采用模块化设计，每个模块完成一个主要功能，其主要模块有：系统初始化模块、自诊断模块、校零模块、采样模块、滤波与数据处理模块、算述运算模块、打印模块等八个模块。
信号处理系统的电路包括传感器电路和微机处理电路两个部分-传感器电路包括传感器的恒电位电路、电流/电压转换电路、前置放大电路、滤波电路和声光报警电路等几个部分，而微机处理电路包括单片机及其扩展接口、人机通道两个部分，单片机及其扩展接口包括：CPU8031单片机最小系统和A/D转换电路、I/O接口电路、RS232接口三个部分，人机通道包括用作给定输入的BCD码拨盘和工作状态给淀的波段开关、LED显示器及指示灯等，整个检测系统在CPU8031单片机的控制下完成：信号转换采样、数据的运算处理，显示报警等功能，另外，系统还具有自检、串行通讯等功能，整个监测仪的信号处理系统的电路原理图如图(Fig4、Fig5)所示。
IC1用作三电极体系传感器的恒电位仪，进入传感器的硫化氢气体在每感电极上被氧化，产生氧化电流，此电流经R5转化成电压信号，以差动方式输入IC2，从IC2出来的电信号经IC3，IC4放大处理，进入IC5进行滤波，经过滤波处理的电信号可以直接送给报警电路和微机处理电路，IC1、IC2采用ICLG59(或μPC153A、MC1776CG等)，IC3、IC4采用ICL7611(或ICL8021、μA776)，IC5采用ICL7126。
报警电路如上图所示：电阴VR2、R17、R18组成一个分压电路，VR2可调，可以根据需要来调节报警的起点，R17、R18、R19和TL431一起构成电路的控制开关，其中TL431是一种精密可调式稳压电路，其稳压值在2.5～36V之间边疆可调，在本电路中TL431用作精密控制开关，TL431电路内部有一个精密的基准电压，当R18上的电压超过这一基准电压时，TL431迅妤导通，发出报警信号，由TL431构成的控制电路，控制准确，反应灵敏，HFC9561A是一种闪光报警电路，SEL1和SEL2为两个选择开关，它们的不同接法，可使报警电路发出不同的警报声，同时它具有两个LED输出端，迁用红、黄两种不同的发光二极管，可驱动两个LED轮换发光报警。
微机处理电路的核心仍然是单片机及其扩展接口，单片机采用Intel8031，用P0作为数据总线D0-D7，同时，P0口还接地址锁存器74LS373，外存贮器采用一片8K×8EPROM2764，其片选控制
CE直接接地，输出允许
OE与CPU8031的程序存取允许信号PSEN相连，LED显示器用作操作提示和硫化氢浓度值的显示，系统的A/D转换采用ADC0809，将经过放大和滤波处理的，反映硫化氢浓度的电太信号转化为数字量送入8031，为了与上位机进行通讯，将8031的串行铷讯口P31/TXD送入MC1488的发送器，将P30/RDX端与MC1489相联接，从而实现8031串行接口的TTL电平
信号与RS-232C接口的连接，此外，8031的P1口的P10-P17，被用作A/D转换的8倍数字量的并行输出口，可供其它微机读取硫化氢浓度的测量值。
整个微机系统采用软件控制，系统软件采用模块化设计，每个模块完成一个主要功能，其主要模块有：系统初始化模块、自诊断模块、校零模块、采样模块、滤波与数据处理模块、算述运算模块、打印模块等八个模块。
如图2所示，信号检测的核心传感器具有圆住型封闭壳体(1)，由多孔扩散材料制成的敏感电极(4)隔离出气腔(3)和电解池(7)，电解池(7)中充满电解液，其中与敏感电极(4)相对设置网状辅助电极(6)，中间参比电极(5)。
实施例2
如图3所示，传感器由带气孔(1)和内螺口上盖(2)，与带外螺口的壳体(9)构成，壳体(9)内部置辅助电极(6)，中间充满凝胶状电解质，其外紧贴网状敏感电极(4)，敏感电极(4)外再附以半透膜(7)。
其它同实施例1
Claims (3)
1.一种智能型硫化氢气体电化学监测仪，由信号检测和信号处理两部分构成，其特征在于：信号处理包括传感器电路和微机处理电路；
传感器电路以传感器的敏感电极和辅助电极作为输出端与电流/电压转换IC2相接，再经信号前置放大IC3，IC4和滤波处理IC5分别与报警电路HFC9651A和微机处理电路相连；
微机处理电路以CPU8031为核心，经多路开关74HC245控制打印机，经地址锁存器74LS373控制外存贮器EPR0M2764，通过A/D转换器ADC0809与传感器电路相连，通过8155与BCD拔码盘和波段开关相连，通过8255控制LED显示。
2.按权利要求1所述智能型硫化氢气体电化学监测仪，其特征在于：信号检测的核心传感器具有圆柱型封闭壳体(9)，由多孔扩散材料制成的敏感电极(4)隔离出气腔(3)和电解池(7)，电解池(7)中充满电解液，其间与敏感电极(4)相对设置网状辅助电极(6)，中间置参比电极(5)。
3.按权利要求1所述智能型硫化氢气体电化学监测仪，其特征在于：传感器由带气孔(1)和内螺口的上盖(2)，与带外螺口的壳体(9)构成，壳体(9)内底部置辅助电极(6)，中间充满凝胶状电解质，其外紧贴Au(或Pt)网状敏感电极(4)，敏感电极(4)外再附以半透膜(7)，由上盖(2)螺合压紧。
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| CN103291290A (zh) * | 2013-06-03 | 2013-09-11 | 西南石油大学 | 一种泥浆气体井下检测方法 |
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1996
- 1996-06-19 CN CN 96226610 patent/CN2276156Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
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| CN103291290A (zh) * | 2013-06-03 | 2013-09-11 | 西南石油大学 | 一种泥浆气体井下检测方法 |
| CN103291290B (zh) * | 2013-06-03 | 2016-04-06 | 西南石油大学 | 一种泥浆气体井下检测方法 |
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