CN2444241Y - 氦浓度仪 - Google Patents

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张果
蓝峰
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Abstract

本实用新型为一种氦浓度仪,壳体1内装有传感器2。传感器的筒体3内装有空气规管4、氦气规管5,加热管6,加热管上有温敏电阻。规管5的氦输气输入端8接被检气源7。氦气输出端9通壳体1的排气口。壳体1内有电路板10,有放大器11接传感器2的接线插头12。放大器的输出接单片机13,单片机13的输出接显示器。测量精度高,使用方便,安全可靠。

Description

氦浓度仪
本实用新型与检测氦气的浓度的装置有关，尤其与氦检漏设备的氦浓度检测仪有关。
氦检漏设备工作时需测定被检气源中的氦气浓度用于在线分析，需要检测的氦气浓度范围为0-99％。
本实用新型的目的是提供一种使用方便，读数直观、清楚，不需专门调试和维护，安全可靠、稳定、精确度高的氦浓度仪。
本实用新型是这样实现的：
本实用新型氦浓度仪，在于壳体1内装有传感器2。传感器的筒体3内装有空气规管4、氦气规管5，加热管6，加热管上有温敏电阻。氦气规管5的氦输气输入端8接被检气源7。氦气输出端9通壳体1的排气口。壳体1内有电路板10，有放大器11接传感器2的接线插头12。放大器的输出接单片机13，单片机的输出接LED显示器。
本实用新型氦气输入端8的流量计14，稳压器15，电磁阀16接气源7。
本实用新型电磁阀16经过滤器17，手阀18接气源7，壳体1有电源19和排风扇20。
本实用新型电阻RT0与精密电阻R21-R23组成的标准电桥，RT0的阻值随温度变化，电桥a点的电压保持恒定，b点的电压随RT0的阻值变化，a、b两点接运算放大器LM358的2、3脚，经第一级放大后由4脚输入到5脚进行第二次放大，放大的温度信号再由7脚输出接单片机PIC711的18脚，LM358的8、4脚接电源的正负端，电阻HE,AIR分别位于氦气规管5，氮气规管4内，精密电阻R16-R17组成标准电桥，电阻AIR阻值不变，电阻HE的阻值随规管5内通过的氦气浓度变化，c点电压保持恒定，d点电压变化，c,d接运算放大器LM358的2、3脚，经第一级放大后由4脚输至5脚进行第二次放大，最后放大的温度信号由7脚输至单片机PIC711的17脚，PIC711的6-13脚输出BCD码到BCD-7段译码器4511,4511输出接显示器，单片机的1脚接继电器K3,K3位于报警器电路上，单片机的2脚经三极管NPN接继电器K4,K4位于加热管6的通电电路上。
本实用新型单片机的3脚接继电器K2，继电器K2位于电磁阀16的通电电路上，该电路上有手动开关SW1。
本实用新型两个LM358的第6脚分别接可调电阻RW3和RW1，两个LM358的第7脚分别经可调电阻RW4、RW2接单片机的18、17脚，电源19由开关电源和电容构成，其输入接市电，其输出为5V,12V直流。
本实用新型的工作原理是根据各种气体的热导率是不同的，有的差别很大，特别是空气和氦气。利用这个原理，在两个有电阻丝的室内，一个密封入标准空气，另一个通过被测氦气，因两室内气体不同，热导率不同，单位时间内所带走的量也不同；所以，两个室内的温度发生变化，引起了桥路电阻、电压的变化，对此电压进行放大后就可确定测氦气的浓度。
另外，由于温度的变化将影响传感器的测量精度，所以要对传感器加温，使之工作在较恒定的温度内。这样就能保证仪器在0～40℃的温度范围内稳定工作。
本实用新型有如下优点：
1，本仪器的被测气体由仪器内的电磁阀控制进气，使用方便，勿需专门调试；
2，采用大屏幕LED显示浓度值，读数直观、清楚；
3，传感器不用维护，且对传感器进行了温度补偿，使其有较好的稳定性；
4，测量时，仪器浓度显示迅速，重复性好，精确度较高；
5，氦为情性气体，所以仪器使用时安全可靠。
图1为本实用新型的气体流程图。
图2为本实用新型的结构示意图。
图3为传感器示意图。
图4为电路原理图。
如下是本实用新型的实施例：
本实用新型由测量系统(电气)和气路系统组成。
气路系统的被检气源7的压力应大于0.25MP。手阀18作为气源7的开关，过滤器17过滤掉气体中可能的固体杂质，电磁阀16在自动检则时用作气体的通断，稳压器15为传感器2提供一个稳定的气体压力，传感器2作为被检气体的信号输出装置，流量计14作为气体流量的指示计。
本实用新型的电气原理如下：
本浓度仪电气由五部分组成：(1)温度信号检测、放大，(2)氦信号检测、放大，(3)单片机控制，(4)LED显示，(5)电源。
氦信号和温度信号经分别检测、放大后送到单片机的A/D端口，单片机处理后的氦信号再由LED显示，另外单片机还根据处理后的氦信号、温度信号控制氦浓度报警及加热管的通、断电。
(1)温度信号检则、放大
电阻RT0、精密电阻R21～R23组成标准电桥，当温度发生变化，RT0的阻值随之改变。此外，A点电压保持恒定，B点的电压改变。这两点电压送入集成运算放大器LM358的2、3脚，经第一级放大后由4脚输出。输出的信号再输入到5脚进行第二次放大，调节RW3可改变输入6脚的电压，即对放大器调零。最后放大的温度信号由7脚输出。RW4是调节输出信号量程，LM358的8、4脚接电的正负端。
(2)氦信号检测、放大
密闭室内的电阻AIR、另一电阻HE、精密电阻R17～R17组成标准电桥，电阻AIR阻值保持不变，而电阻HE的阻值随通过的氦气的浓度改变。此时，c点电压保持恒定，d点的电压改变。这两点电压送入集成运算放大器LM358的2、3脚，经第一级放大后由4脚输出。输出的信号再输入到5脚进行第二次放大，调节RW1可改变输入6脚的电压，即对放大器调零。最后放大的温度信号由7脚输出。RW4是调节输出信号量程。
(3)单片机控制
氦信号和温度信号分别送入单片机PIC711的A/D端17脚、18脚。氦信号经过PIC711内部处理后，由6～13脚输出BCD码到BCD-7段译码器。当输入的氦信号低于单片机(程序)预先设定的值时，PIC711的1脚就输出低电平，继电器K3吸合输出报警信号，一旦输入的氦信号高于单片机预先设定的值时，PIC711的1脚就输出高电平，继电器K3断电停止输出报警信号。
当输入的温度信号低于单片机预先设定的值时，PIC711的2脚就输出高电平，三极管导通，继电器K4吸合加热管开始升温，一旦输入的温度信号高于单片机预先设定的值时，PIC711的2脚就输出低电平，三极管截止，继电器K4断电加热管停止升温。
PIC711可连续测量，还可控制定时测量。每隔一段时间(程序预先设定)，3脚就输出低电平，继电器K2吸合，控制进气电磁阀开启，通气进行测量，测量两分钟后，3脚就输出高电平，继电器K2断电，进气电磁阀美断。按下开关SW1，也可控制电磁阀开启进行测量。
(4)LED显示
PIC711输出的BCD码经BCD-7段译码器4511输出，最后由LED数码管显示浓度值。
(5)电源
电源部分主要由开关电源、电容构成。220V的市电经开关电源出稳定的直流5V、12V供电气部分使用。
技术参数如下：
测量范围：00～99％He
精确度：≤±1％(70％浓度以上时，其余＜±5)
反应时间：＜2份钟
样气流量：200ml/min,±5ml(配有节流阀)
工作环境：0～40℃
电    源：AC220V 50Hz

Claims (6)

1、一种氦浓度仪，其特征在于壳体(1)内装有传感器(2)。传感器的筒体(3)内装有空气规管(4)、氦气规管(5)，加热管(6)，加热管上有温敏电阻(21)，氦气规管(5)的氦输气输入端(8)接被检气源(7)，氦气输出端(9)通壳体(1)的排气口，壳体(1)内有电路板(10)，有放大器(11)接传感器(2)的接线插头(12)，放大器的输出接单片机(13)，单片机的输出接LED显示器。
2、根据权利要求1所述的氦浓度仪，其特征在于氦气输入端(8)经流量计(14)，稳压器(15)，电磁阀(16)接气源(7)。
3、根据权利要求2所述的氦浓度仪，其特征在于电磁阀(16)经过滤器(17)，手阀(18)接气源(7)，壳体(1)有电源(19)和排风扇(20)。
4、根据权利要求1或2或3所述的氦浓度仪，其特征在于电阻RT0与精密电阻R21-R23组成的标准电桥，RT0的阻值随温度变化，电桥a点的电压保持恒定，b点的电压随RT0的阻值变化，a、b两点接运算放大器LM358的2、3脚，经第一级放大后由4脚输入到5脚进行第二次放大，放大的温度信号再由7脚输出接单片机PIC711的18脚，LM358的8、4脚接电源的正负端，电阻HE,AIR分别位于氦气规管(5)，氮气规管(4)内，精密电阻R16-R17组成标准电桥，电阻AIR阻值不变，电阻HE的阻值随规管(5)内通过的氦气浓度变化，c点电压保持恒定，d点电压变化，c,d接运算放大器LM358的2、3脚，经第一级放大后由4脚输至5脚进行第二次放大，最后放大的温度信号由7脚输至单片机PIC711的17脚，PIC711的6-13脚输出BCD码到BCD-7段译码器4511,4511输出接显示器，单片机的1脚接继电器K3,K3位于报警器电路上，单片机的2脚经三极管NPN接继电器K4,K4位于加热管(6)的通电电路上。
5、根据权利要求4所述的氦浓度仪，其特征在于单片机的3脚接继电器K3，继电器K2位于电磁阀(16)的通电电路上，该电路上有手动开关SW1。
6、根据权利要求4所述的氦浓度仪，其特征在于两个LM358的第6脚分别接可调电阻RW3和RW1，两个LM358的第7脚分别经可调电阻RW4、RW2接单片机的18、17脚，电源(19)由开关电源和电容构成，其输入接市电，其输出为5V,12V直流。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101960278B (zh) * 2008-02-28 2012-08-29 因菲康有限公司 氦传感器

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