[其他]防爆數(shù)字式氣壓計(jì)

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 85103195
• 申請(qǐng)日: 1985-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN85103195A
• 公開（公告）日: 1986-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王月芳;張建漢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 冶金工業(yè)部安全技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): G01L9/10
• 分類號(hào): G01L9/10
• 代理公司: 冶金工業(yè)部專利事務(wù)所
• 代理人: 顧仁

本發(fā)明屬于礦業(yè)，是一種測(cè)量礦井通風(fēng)阻力用的儀器，適用于有瓦斯爆炸危險(xiǎn)的煤礦，也適用于其他地下礦山。

礦井通風(fēng)阻力的測(cè)量，主要是對(duì)礦井內(nèi)不同點(diǎn)之間的壓差進(jìn)行測(cè)量。傳統(tǒng)的測(cè)量方法是用各種皮托管一壓差計(jì)進(jìn)行。已知的氣壓計(jì)，有的以液體作為氣壓敏感元件，有的用真空膜盒作為敏感元件（即無(wú)液氣壓計(jì)），基本上都采用機(jī)械傳動(dòng)顯示系統(tǒng)。它們的共同點(diǎn)是機(jī)械加工要求高，測(cè)量精度往往不能滿足實(shí)際需要。據(jù)報(bào)導(dǎo)，近幾年國(guó)內(nèi)外已研制出用真空膜盒作為氣壓敏感元件，并以電訊號(hào)輸出的氣壓計(jì)。如：蘇聯(lián)M-75型通風(fēng)用自記式微壓計(jì)，中國(guó)WB-1型精密氣壓計(jì)等，基本上克服了前述儀器的缺點(diǎn)。但是，必須指出這種類型的氣壓計(jì)不具備防爆性能，不能用于有瓦斯爆炸危險(xiǎn)的煤礦。本發(fā)明在技術(shù)上解決了將數(shù)字式無(wú)液氣壓計(jì)應(yīng)用于有瓦斯爆炸危險(xiǎn)的煤礦通風(fēng)阻力測(cè)量的防爆安全問(wèn)題，并使氣壓計(jì)既可測(cè)量礦井大氣壓力，又能測(cè)出瞬時(shí)壓差值。

圖1為本發(fā)明的氣壓計(jì)工作原理框圖。圖2為該氣壓計(jì)電氣原理圖。

本發(fā)明的氣壓計(jì)由電源，穩(wěn)壓器，穩(wěn)幅交流電壓發(fā)生器、靜壓傳感器、第一級(jí)和第二級(jí)放大器、氣壓調(diào)節(jié)器、顯示系統(tǒng)組成。兩塊7F93疊層電池經(jīng)穩(wěn)壓器輸出±5.2伏電壓作為其它電路的工作電壓。由穩(wěn)幅交流電壓發(fā)生器供給靜壓傳感器的差動(dòng)變壓器以頻率為400赫、振幅約為3伏的正弦波交流電壓。靜壓傳感器由真空壓力膜盒、差動(dòng)變壓器以及整流電路組成。壓力膜盒將感受的氣壓P變化而產(chǎn)生的微小位移帶動(dòng)差動(dòng)變壓器鐵芯上下移動(dòng)，使該變壓器付邊繞組產(chǎn)生與壓力P變化成正比的電訊號(hào)，經(jīng)整流后輸出電壓U_s。U_s＝K_s·P，式中K_s為傳感器靈敏度。U_s經(jīng)第一級(jí)運(yùn)算放大器IC₅放大為電壓U₁與氣壓調(diào)節(jié)器輸出的直流電壓U₀進(jìn)行比較，再經(jīng)第二級(jí)運(yùn)算放大器IC₆放大為電壓U₂后，由顯示器以毫米水柱為單位顯示出被測(cè)氣壓與參考?xì)鈮旱牟钪?U₁也可直接由第二級(jí)運(yùn)算放大器IC₆放大后，由顯示器以毫巴為單位顯示瞬時(shí)氣壓值。氣壓調(diào)節(jié)器的電壓U₀直接由穩(wěn)壓器取得，從而提高了氣壓計(jì)的穩(wěn)定。顯示器是一個(gè)由集成電路14433等組成31/2位數(shù)字電壓表。

本發(fā)明的要點(diǎn)在于，借助密封防潮措施，電路設(shè)計(jì)采用了安全火花型防爆結(jié)構(gòu)。兩塊7F93疊層電池的最大電壓為23伏，正常工作電流小于50毫安。為限制在故障狀態(tài)下的最大短路電流，電路中串入20歐姆的限流電阻，使實(shí)際最大短路電流小于750毫安。同時(shí)，采用具有溫度超載保護(hù)、過(guò)電流及短路保護(hù)的穩(wěn)壓器。電路設(shè)計(jì)選用低功耗、低電壓的元器件，使各電路參數(shù)在正常和故障狀態(tài)下均符合安全火花型防爆設(shè)備的要求、其中儲(chǔ)能元件電容值不大于47微法，兩端電壓小于11伏，電感元件（變壓器BT₁BT₂）換算成空心電感后的等效電感量小于0.45亨，流經(jīng)它的電流小于20毫安。為防止晶體管BG₄或BG₅發(fā)生極間短路而使流過(guò)兩個(gè)變壓器的電流劇增，在晶體管一變壓器回路中串接一個(gè)六反相器IC₁₁。當(dāng)發(fā)生極間短路后，IC₁₁即處于截止?fàn)顟B(tài)，實(shí)際流經(jīng)晶體管一變壓器回路的電流為2毫安。

按本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案，儀器技術(shù)性能如下。

壓差測(cè)量范圍：0～±400毫米水柱，分辨力為0.1毫米水柱;

大氣壓測(cè)量范圍：950～1050毫巴，分辨力為0.1毫巴;

平均誤差及均方差：氣壓差為0～250毫米水柱時(shí)，平均誤差小于±0.3～±3.0毫米水柱;大氣壓力變化在100毫巴范圍內(nèi)，修正后的平均誤差小于±0.5毫巴;

適用的溫度范圍：-10℃～+50℃;

適用的濕度范圍：不大于98%。

與同類儀器相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：具有安全火花防爆性能，結(jié)構(gòu)合理，平均誤差和均方差較小而分辨力較高，靈敏度和測(cè)量精度較高，讀數(shù)直觀、迅速、準(zhǔn)確，攜帶方便，操作簡(jiǎn)單。儀器裝在木制密封防潮機(jī)箱內(nèi)。

本發(fā)明于1984年10月29日由冶金部組織技術(shù)鑒定。