[實用新型]一種礦用三組分紅外氣體傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821737467.4
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN209027989U
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 常建華;趙勇毅;沈婉;趙正杰;丁蓉
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本實用新型涉及一種礦用三組分紅外氣體傳感器，包括混氣裝置、采樣氣室、紅外光源、四元組合探測器、光源驅(qū)動模塊、信號調(diào)理模塊、微處理器模塊、濃度顯示模塊和LoRa無線通訊模塊；所述混氣裝置上端設(shè)有混氣裝置進氣口，在混氣裝置進氣口處安裝保護罩，所述混氣裝置內(nèi)部裝有小功率風(fēng)扇；混氣裝置下端設(shè)置有混氣裝置出氣口，所述混氣裝置出氣口與采樣氣室進氣口相連接；所述采樣氣室上端左側(cè)設(shè)置有采樣氣室進氣口，下端右側(cè)設(shè)置有采樣氣室出氣口，下端左側(cè)安裝紅外光源，在紅外光源處設(shè)有反光杯；所述四元組合探測器安裝于采樣氣室右上方，并于采樣氣室左右兩側(cè)各設(shè)置一個直角反射器。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)三種礦井氣體的同時監(jiān)測，測量精度高。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及紅外氣體傳感領(lǐng)域，具體涉及一種礦用三組分紅外氣體傳感器。

背景技術(shù)

近年來，煤炭事業(yè)發(fā)展迅速，煤礦安全問題關(guān)系到重大的生命財產(chǎn)損失，安全監(jiān)測更是重中之重。礦井氣體主要包含甲烷、二氧化碳、二氧化硫等。甲烷對人基本無毒，但濃度過高時，使空氣中氧含量明顯降低，使人窒息。二氧化碳中毒主要表現(xiàn)為頭痛、惡心、心跳加速等，嚴重時可能導(dǎo)致缺氧，造成永久性腦損傷、昏迷、甚至死亡。二氧化硫易造成為頭痛、流淚、畏光、咳嗽，咽喉灼痛等，嚴重時可在數(shù)小時內(nèi)發(fā)生肺水腫，吸入極高濃度可引起反射性聲門痙攣而致窒息。礦井氣體濃度過高也亦造成燃燒與爆炸。因此，分析研究煤焦氣化過程中的多組分氣體具有重要意義。

對于礦井氣體的檢測，常用的傳感器有催化燃燒式、半導(dǎo)體式、電化學(xué)式等，這些方法存在著測量精度差，檢測范圍窄，易受背景氣體的干擾等缺點。上世紀(jì)八十年代初，國內(nèi)開始使用紅外氣體分析方法，初期紅外光源采用電機機械進行調(diào)制，采用薄膜電容微音器作為探測器，所設(shè)計的紅外氣體傳感器功耗大、穩(wěn)定性差且成本較高。現(xiàn)階段，隨著電子技術(shù)的進步，紅外氣體傳感器開始采用電調(diào)制光源、新型探測器及低功耗單片機系統(tǒng)，使得儀器具有選擇性好、穩(wěn)定性高、靈敏度高、檢測快速等優(yōu)點。

目前，非分光紅外(NDIR)氣體傳感器得到較大發(fā)展，但仍存在許多的不足。首先，現(xiàn)有方案中，紅外氣體傳感器前端采樣氣室普遍采用直射式設(shè)計。根據(jù)朗伯-比爾(Lambert-Beer)定律可知，紅外光路越長，則氣體對紅外光的吸收越充分。因此，氣室過短會影響氣體測量精度，但是在直射式氣室中，通過增加氣室長度來延長光路，會增大整個傳感裝置的體積，不利于儀器小型化。其次，目前存在的紅外傳感器大多數(shù)只能測試一種氣體，無法對多種氣體進行準(zhǔn)確的定性識別和定量檢測，因此不能滿足同時檢測多種礦井氣體的需求。第三，礦井氣體檢測的過程中，氣體中存在較多灰塵、水汽等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)直接進入氣室，會影響紅外光源以及熱釋電探測器的正常工作，進而影響氣體檢測精度，還易縮短傳感器壽命。

實用新型內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本實用新型提供了一種能實現(xiàn)對三種礦井氣體同時檢測的紅外氣體傳感器以及混氣裝置。

本實用新型提供的技術(shù)方案是：

一種礦用三組分紅外氣體傳感器，包括混氣裝置、采樣氣室、紅外光源、四元組合探測器、光源驅(qū)動模塊、信號調(diào)理模塊、微處理器模塊、濃度顯示模塊和LoRa無線通訊模塊；所述混氣裝置上端設(shè)有混氣裝置進氣口，在混氣裝置進氣口處安裝保護罩，所述混氣裝置內(nèi)部裝有兩個小功率風(fēng)扇，用于氣體的均勻混合，防止氣體的局部堆積；混氣裝置下端設(shè)置有混氣裝置出氣口，所述混氣裝置出氣口與采樣氣室進氣口相連接；所述采樣氣室上端左側(cè)設(shè)置有采樣氣室進氣口，下端右側(cè)設(shè)置有采樣氣室出氣口，下端左側(cè)安裝紅外光源，在紅外光源處設(shè)有反光杯，使紅外光平行射出，射向反光鏡，經(jīng)反射鏡反射后，接著射向氣室左右兩側(cè)設(shè)置的直角反射器，紅外光經(jīng)過直角反射器反射后最終被所述四元組合探測器所接收，所述四元組合探測器安裝于采樣氣室右上方。

進一步的，紅外氣體傳感器用于甲烷、二氧化碳以及二氧化硫的檢測。

進一步的，所述混氣裝置上端設(shè)有三個進氣口，以實現(xiàn)各氣體的獨立輸入。

進一步的，所述保護罩包含防水透氣膜以及防塵膜。