[發明專利]一種粉塵濃度檢測傳感器

有效

• 申請號: 201210316789.2
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN102854113A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 王雪華;陳小峰;陳新鋒
• 申請（專利權）人: 常熟市德虞礦山機電有限公司
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06
• 代理公司: 常熟市常新專利商標事務所 32113
• 代理人: 朱偉軍

技術領域

本發明屬于礦用防護設施技術領域，具體涉及一種粉塵濃度檢測傳感器。

背景技術

煤礦井下粉塵含量高，成分有害，工人長期在粉塵環境中工作，容易患塵肺病；粉塵中含有易燃易爆成分，容易引起火災或爆炸事件；另外高濃度粉塵會加速機器磨損，縮短機器的使用壽命。粉塵濃度傳感器就是為了滿足現有煤礦監測井下粉塵濃度，利用激光散射原理開發的高科技傳感器。粉塵濃度傳感器主要用于礦山、水泥廠等粉塵作業場所，可連續檢測存在易燃易爆可燃性氣體混合物的環境中浮游粉塵的濃度，能夠在自然風流狀態下實時地、就地、連續不間斷地監測顯示井下粉塵濃度，同時輸出與灑水噴霧的降塵裝置聯動的開關量信號，實現了測塵降塵的最佳效果，具有測量快速準確、靈敏度高、就地顯示、遠程信號、性能穩定等功能與特點。現階段已有的粉塵濃度傳感器主要有光學、射線、稱重式、電荷式幾種，其中光學式的使用最為廣泛。煤礦井下環境惡劣，光線很弱，普通光電二極管的探測精度差、靈敏度低，另外由于采集到的電流信號極小，需要經放大電路放大后才能供下級電路使用；而光電倍增管靈敏度很高、噪聲低、且不能受強光照射，適合在煤礦井下使用，它能將微弱光信號轉換成電信號，但在使用時需要提供較高的電壓，這在粉塵作業場所容易造成安全隱患，而且使用成本也較高。

為此，能否提供一種粉塵檢測精度高、制造成本低、又能安全使用并且工作可靠性優異的粉塵濃度檢測傳感器具有積極意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種電路設計簡單、工作性能穩定、測量效果好并且工作可靠性優異的粉塵濃度檢測傳感器。

本發明的目的是這樣來達到的，一種粉塵濃度檢測傳感器，包括用于輸出第一輸出電壓Vout1的I/V轉換電路、用于輸出第二輸出電壓Vout2的電壓放大電路、用于輸出第三輸出電壓Vout3的電壓跟隨電路和電源引入與信號輸出電路，電源引入與信號輸出電路的輸出端與I/V轉換電路、電壓放大電路和電壓跟隨電路連接，I/V轉換電路的輸出端與電壓放大電路連接，電壓放大電路的輸出端與電壓跟隨電路連接，電壓跟隨電路的輸出端與電源引入與信號輸出電路連接，所述的電壓放大電路包括電阻R1、R4、電容C5、C7和低噪聲可變增益儀表放大器U2,低噪聲可變增益儀表放大器U2的1腳接電阻R1的一端，電阻R1的另一端接電阻R4的一端，電阻R4的另一端接低噪聲可變增益儀表放大器U2的8腳，低噪聲可變增益儀表放大器U2的3腳接所述的I/V轉換電路輸出的第一輸出電壓Vout1，低噪聲可變增益儀表放大器U2的6腳輸出所述第二輸出電壓Vout2，低噪聲可變增益儀表放大器U2的7腳和電容C5的一端共同接正直流電源VCC，低噪聲可變增益儀表放大器U2的4腳和電容C7的一端共同接負直流電源-VCC，電容C5的另一端、電容C7的另一端和低噪聲可變增益儀表放大器U2的2、5腳共同接地；所述的電源引入與信號輸出電路，包括插座J1、電容C9、C10和電阻R7，插座J1的1腳和電容C10的正極共同接正直流電源VCC，插座J1的2腳和電容C9的負極共同接負直流電源-VCC，插座J1的4腳接所述的電壓跟隨電路3輸出的第三輸出電壓Vout3，用于連接下級設備，電容C9的正極、電容C10的負極、電阻R7的一端、電阻R7的另一端和插座J1的3、5腳共同接地。

本發明由于采用了上述結構，利用硅光電池代替傳統的光電二極管或光電倍增管將采集到的光信號轉換成電信號，在I/V轉換電路中采用了極低偏置電流運算放大器將電流放大并轉換成電壓進行輸出，在電壓放大電路中采用了低噪聲可變增益儀表放大器對I/V轉換電路中輸出的電壓進行放大處理，在電壓跟隨電路中采用了低噪聲、非斬波穩零的雙極性運算放大器作為跟隨器的主要處理部件，從而使本發明具有工作穩定性好、抗干擾能力強、采集數據準和可靠性好等優點。

附圖說明

圖1為本發明的原理框圖。

圖2為圖1所示的I/V轉換電路的電原理圖。

圖3為圖1所示的電壓放大電路的電原理圖。

圖4為圖1所示的電壓跟隨電路的電原理圖。

圖5為圖1所示的電源引入與信號輸出電路的電原理圖。

具體實施方式