[實用新型]礦用紅外甲烷傳感器

有效

• 申請號: 201420126810.7
• 申請日: 2014-03-20
• 公開（公告）號: CN203811534U
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 王壽全;呂志剛;曾森茂;文小紅;吳傳貴;余玉江;柯淋;蔣韜;周強;劉帥;賈彥飛
• 申請（專利權）人: 四川省川煤科技有限公司
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 徐麗維

技術領域

本實用新型涉及一種甲烷傳感器，具體涉及一種用于煤礦的檢測甲烷氣體濃度的紅外甲烷傳感器。

背景技術

甲烷傳感器是一種檢測甲烷濃度的設備，主要是用于礦井和其他能夠產生甲烷的場所。甲烷這種易燃易爆的氣體是所有煤礦開采過程中必然產生的，是不可避免的，一旦甲烷濃度超標極易引發事故，對礦井內工作的工人產生很大的人身危害，由于甲烷是一種無色無味的氣體，所以只能通過靈敏可靠的檢測儀器才能進行檢測。

傳統的甲烷傳感器由開有顯示窗的傳感器外殼、以及安裝在傳感器外殼內的電源電路、傳感裝置、信號處理電路、控制電路和LED電路組成，其中傳感裝置發出的報警信號經過處理電路發送給控制電路，控制電路識別出甲烷濃度并驅動LED電路顯示報警，LED電路位于所述顯示窗，電源電路為各單元電路供電，其中傳感裝置主要采用載體催化傳感器檢測甲烷濃度，是利用化學介質的化學性能進行檢測。因此，在各種型號的煤礦檢測監控系統中，由于用載體催化原理檢測甲烷容易受到環境中其他氣體的影響，這類甲烷傳感器的缺點是校準周期短、使用壽命短、穩定性差、檢測范圍窄，特別是在甲烷濃度大于40.0%時，無法檢測或者檢測結果誤差較大，存在安全方面的隱患。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題在于提供一種礦用紅外甲烷傳感器，這種甲烷傳感器能夠在寬范圍內作高精度濃度檢測。

為了解決上述問題，本實用新型通過以下方式來實現：

一種礦用紅外甲烷傳感器，包括控制單元電路、電源變換電路、甲烷探頭、信號采集電路和信號輸出電路，信號采集電路的輸出端與控制單元電路通訊連接，電源變換電路為各單元電路供電，其特征在于：

所述甲烷探頭為采用非色散紅外檢測技術甲烷紅外探頭；

所述控制單元電路包括微處理器，所述微處理器采用哈佛總線結構三級流水線；

所述信號采集電路包括對所述甲烷紅外探頭的模擬信號的進行采樣和濾波的電路；

所述信號輸出電路與控制單元電路通訊連接，將微處理器發出的頻率信號或電平信號，經過整形、放大后形成用200Hz-1000Hz信號線性表示0.0～100.0%甲烷氣體濃度的電信號傳輸給上級設備，實現甲烷濃度的上傳。

進一步地，還包括顯示電路，所述顯示電路包括4只LED數碼管和4只用于驅動LED數碼管的驅動IC，所述微處理器通過IO口串行地將需要顯示的編碼發送至驅動IC驅動LED數碼管發光，用于實現顯示甲烷濃度。74HCT164是8位邊沿觸發式移位寄存器，微處理器通過IO口串行地將需顯示的數字編碼發送至74HCT164，74HCT164則并行輸出編碼驅動數碼管，它對每段數碼管的驅動電流最大為20mA，較大的驅動電流使數碼管顯示亮度較高，這有利于在煤礦井下黑暗環境的觀察。

所述的驅動IC可以采用74HC164。

進一步地，還包括遙控接收電路，所述遙控接收電路與所述控制單元電路的微處理器通訊連接；所述遙控接收電路包括紅外接收電路以及BL9149解碼芯片，用于將串行紅外光信號轉換為串行電信號，該電信號由解碼芯片還原發射端按鍵操作，并將電信號送至所述單元電路中的微處理器進行處理，以實現對傳感器的遙控控制。

進一步地，還包括報警電路，所述報警電路包括發光二極管、有源蜂鳴器和發光二極管以及有源蜂鳴器的驅動電路，以在甲烷超標時實現聲光報警。

比較理想的是所述述微處理器為采用32位ARM?cortex-m3內核的STM32F103，具有豐富的外設和較強的抗干擾能力，很適用于工業控制，另此該系列處理器總線結構采用哈佛結構三級流水線，處理速度為1.25DMIPS/MHz，可有效提升整機的數據處理能力和響應時間。

所述電源變換電路可以包括將9－24VDC輸入電壓降至5VDC的一級DC/DC變換降壓電路，以及三路由TC1185芯片精密穩壓器構成的二級精密穩壓電路。電源輸入范圍為9～24VDC，經一級DC/DC變換降壓至5VDC，此DC/DC電路變換效率最低不小于85%，相比其它線性穩壓器件平均效率小于50%的電路，提升了電源的使用效率，此5VDC為后級所有電路供電，經三路二級精密穩壓器件穩壓變換后得三路獨立電壓，分別為紅外元件、微處理器、其它模塊電路供電。

所述的信號采集電路的采用的A/D轉換器比較理想的是其分辨率為16位，可以保證采樣數據的精度和良好重復性。進一步地，所述的A/D轉換器配備有一獨立精度為0.1%的采用LM4041的參考電壓源。