專利名稱：紅外線全量程甲烷監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于測(cè)量傳感技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種紅外線全量程甲垸監(jiān)測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
目前礦井檢測(cè)設(shè)備的使用越來越多，對(duì)安全性的要求日益提高，在甲.烷 氣體檢測(cè)中使用的是傳統(tǒng)催化原理的非色散紅外線檢測(cè)技術(shù)，存在著催化原 理傳感器標(biāo)定周期短、容易中毒等現(xiàn)象，并且檢測(cè)精度有時(shí)會(huì)因溫度變化而 漂移，造成測(cè)量性能不穩(wěn)定、可靠性不高。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種紅外線全量程甲烷監(jiān)測(cè)裝置，克服了現(xiàn)有
催化技術(shù)中存在的傳感器標(biāo)定周期短、容易中毒現(xiàn)象，以及測(cè)量性能不穩(wěn)定、 可靠性不高的問題 -
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是， 一種紅外線全量程甲垸監(jiān)測(cè)裝置，包
括主控模塊，主控模塊與A/D轉(zhuǎn)換器、電源模塊、紅外遙控模塊、聲光報(bào)警 模塊、顯示模塊、通訊模塊分別通過接口連接，電源模塊與A/D轉(zhuǎn)換器之間 連接有紅外甲垸檢測(cè)傳感器。
本實(shí)用新型的紅外線全量程甲烷監(jiān)測(cè)裝置，其特征還在于所述的聲光 報(bào)警模塊包括蜂鳴器和報(bào)警燈。
本實(shí)用新型的監(jiān)控裝置具有測(cè)量準(zhǔn)確、反應(yīng)速度快、標(biāo)定周期長(zhǎng)、不受 其它氣體影響、測(cè)量范圍寬、功耗低、使用壽命、性能穩(wěn)定、可靠性高，能方便的與各種現(xiàn)有類型的煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配套使用。

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圖1是本實(shí)用新型裝置的結(jié)構(gòu)框圖2是本實(shí)用新型裝置實(shí)施例的安裝示意圖，其中a是本實(shí)用新型裝置 表面的前視安裝示意圖，b是本實(shí)用新型裝置表面的側(cè)視內(nèi)部安裝示意圖。
圖中，l.主控模塊，2.A/D轉(zhuǎn)換器，3.紅外甲垸檢測(cè)傳感器，4.電源模 塊，5.紅外遙控模塊，6.聲光報(bào)警模塊，7.顯示模塊，8.通訊模塊，9.外殼， IO.蜂鳴器，ll.報(bào)警燈，12.氣窗，13.氣室，14.插頭，15.數(shù)碼管顯示器，16. 接收窗口。 -具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。 如圖1，本實(shí)用新型的紅外線全量程甲垸監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)是，包括主控模 塊l，主控模塊1與A/D轉(zhuǎn)換器2、電源模塊4、紅外遙控模塊5、聲光報(bào)警 模塊6、顯示模塊7、通訊模塊8分別通過接口連接，電源模塊4與A/D轉(zhuǎn) 換器2之間設(shè)置有紅外甲垸檢測(cè)傳感器3。
其中主控模塊1選用單片機(jī)信號(hào)處理單元，使得標(biāo)校簡(jiǎn)單快捷；紅外-甲 烷檢測(cè)傳感器3選用MSH-HC/5/V/P紅外甲烷傳感器，工作電壓5.0V，工 作電流《850mA，防爆標(biāo)志編號(hào)IECEx SIR 05.0053U,紅外甲烷檢測(cè)傳感 器內(nèi)置精確的溫度補(bǔ)償電路使得不會(huì)因溫度變化而漂移；電源模塊4選用 KDW-0.4/18-127礦用澆封兼本質(zhì)安全型直流穩(wěn)壓電源;紅外遙控模塊5選用 FYF5礦用遙控器，紅外遙控功能可在當(dāng)?shù)赝瓿傻刂?、?bào)警點(diǎn)、波特率等信 息的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)不開蓋調(diào)節(jié)，使用簡(jiǎn)便；聲光報(bào)警模塊6包括蜂鳴器10及 報(bào)警燈ll;顯示模塊7采用數(shù)碼管顯示器；通訊模塊8選用RS-485通訊'電路，使得本本實(shí)用新型裝置可與各種類型的煤礦安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行通訊。
圖2是本實(shí)用新型裝置實(shí)施例的安裝示意圖，如圖2a中，在殼體9表 面上安裝有聲光報(bào)警模塊6的蜂鳴器10及報(bào)警燈11,殼體9上設(shè)置有通鄰 模塊8的接口插頭14，殼體9表面上還安裝有顯示模塊7的數(shù)碼管顯示器 15和紅外遙控模塊5的接收窗口 16，殼體9上開有氣窗12，如圖2b中，氣 窗12與殼體9內(nèi)的氣室13相通，氣室13中安裝有紅外甲垸檢測(cè)傳感器3， 殼體9內(nèi)設(shè)置有主控模塊1與A/D轉(zhuǎn)換器2、電源模塊4、紅外遙控模塊5 及通訊模塊8。當(dāng)本裝置置于存在甲烷氣體的環(huán)境時(shí)，甲烷氣體通過外殼9 上的氣窗12進(jìn)入氣室13，氣室13內(nèi)的紅外甲垸檢測(cè)傳感器3輸出一個(gè)與甲 垸濃度成正比的電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)經(jīng)濾波輸入A/D轉(zhuǎn)換器2，把原來'的 電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，經(jīng)過主控模塊1的微處理器數(shù)據(jù)處理，由顯示模 塊7的數(shù)碼管顯示出甲垸含量，并輸出200 1000赫茲的頻率信號(hào)供其它設(shè) 備使用，同時(shí)通過通訊模塊8完成數(shù)據(jù)上傳。
本實(shí)用新型的紅外線全量程甲垸監(jiān)測(cè)裝置，能夠使用在具有甲烷或煤塵 爆炸危險(xiǎn)的煤礦井下，工作溫度為0'C 4(TC;相對(duì)濕度為S98%;氣壓為 80 116kPa;風(fēng)速不大于8m/s;貯存溫度為一40'C +6(TC。其主要性能包 括1)能夠準(zhǔn)確測(cè)量并顯示甲烷濃度，報(bào)警點(diǎn)在lMCH4 100y。CH4范圍 內(nèi)可任意設(shè)定。當(dāng)甲烷濃度超過設(shè)定報(bào)警值時(shí)，發(fā)出間歇聲、光報(bào)警。2) 具有防超量程甲垸沖擊保護(hù)措施。當(dāng)甲烷濃度^4.00e/oCH4時(shí)，數(shù)碼管閃爍、 蜂鳴器鳴叫，自動(dòng)對(duì)黑白元件進(jìn)行斷電保護(hù)，并恒定輸出1000Hz頻率。
本實(shí)用新型的紅外線全量程甲垸監(jiān)測(cè)裝置，其主要參數(shù)為-
1) 工作電源電壓9V 24V，電流〈95mA;
2) 測(cè)量范圍為0.00 100。/。CH4:分辨率為0.1%CH4;響應(yīng)時(shí)間為《30s;3) 報(bào)警方式斷續(xù)聲、光信號(hào)，光信號(hào)在暗處的能見度不小于20m;
4) 聲音強(qiáng)度>80dB (距聲源lm處，背景噪音<30犯條件下)；
5) 報(bào)警點(diǎn)在1.0M 100n/。CH4范圍內(nèi)任意設(shè)置；
6) 遙控距離《5m;傳輸距離《2km;
7) 輸出頻率信號(hào)200 1000Hz;數(shù)字信號(hào)RS-485型1200 9600bps。 本實(shí)用新型中的紅外遙控模塊5設(shè)置時(shí)，將遙控器對(duì)準(zhǔn)接收窗口，通過
遙控器可對(duì)以下參數(shù)進(jìn)行調(diào)整或設(shè)定
1) 報(bào)警點(diǎn)設(shè)置按"報(bào)警點(diǎn)"按鍵，進(jìn)入報(bào)警點(diǎn)設(shè)定畫面，顯示當(dāng)前 報(bào)警點(diǎn)值(例如"b — 1. 0")，按"上"鍵報(bào)警點(diǎn)濃度加0.1%，按"下"鍵 報(bào)警點(diǎn)濃度減加0.1%，按"OK"鍵保存設(shè)定的報(bào)警點(diǎn)值。
2) 地址設(shè)置按"輸出方式"按鍵，進(jìn)入地址設(shè)定畫面，顯示本實(shí)用 新型裝置當(dāng)前的地址(例如顯示"d —0 0")，按"上"鍵地址號(hào)加1，按
"下"鍵地址號(hào)減加1，按"OK"鍵保存設(shè)定的地址號(hào)。
3) 波特率設(shè)置按"斷電方式"按鍵，進(jìn)入波特率設(shè)定畫面，顯示當(dāng) 前波特率大小(例如顯示"1200"),按"上"鍵或"下"鍵，循環(huán)顯示波 特率"1200"、 "2400"、 "4800"、 "9600",按"OK"鍵保存設(shè)定的波特率。
4) 零點(diǎn)設(shè)置把本實(shí)用新型裝置置于清新空氣中，待讀數(shù)穩(wěn)定后，按"零 點(diǎn)"鍵，本實(shí)用新型裝置顯示"P0.00"功能菜單，按一下"OK"鍵,標(biāo)零完成。 本實(shí)用新型裝置顯返回到甲垸檢測(cè)狀態(tài)。
5) 標(biāo)定設(shè)置在本實(shí)用新型裝置的氣室上套上充氣罩，通入流量為 200ml/min的標(biāo)準(zhǔn)甲垸氣體，待本實(shí)用新型裝置讀數(shù)穩(wěn)定后，按一下"標(biāo)定" 鍵，本實(shí)用新型裝置顯示"P口口口"功能菜單，再按"上"鍵或"下"鍵， 調(diào)整本實(shí)用新型裝置的顯示值，把本實(shí)用新型裝置顯示值調(diào)整到所通入的標(biāo)準(zhǔn)氣體真值后，按一下"OK"鍵，標(biāo)定完成，本實(shí)用新型裝置返回到甲烷檢 測(cè)狀態(tài)。
6)標(biāo)定結(jié)果查看按"斷電方式"按鍵，進(jìn)入標(biāo)定結(jié)果查看畫面，顯 示"F—AA"，表示4個(gè)標(biāo)定濃度值都正確，顯示"F —EE"，表示標(biāo)定不 正確，需重新進(jìn)行標(biāo)定。
本實(shí)用新型裝置中通訊模塊8的RS-485通訊數(shù)據(jù)幀由七個(gè)字節(jié)組成， 分別是起始字節(jié)(0x24)、地址字節(jié)、主機(jī)發(fā)的指令字節(jié)、數(shù)據(jù)低8位字節(jié)、 數(shù)據(jù)高8位字節(jié)、校驗(yàn)和字節(jié)和結(jié)束字節(jié)(0x0d),
A、 主機(jī)發(fā)的指令字節(jié)
0x00表示主機(jī)發(fā)讀波特率指令；0x01表示主機(jī)發(fā)讀報(bào)警點(diǎn)指令； 0x02表示主機(jī)發(fā)讀濃度結(jié)果指令；0x03表示主機(jī)發(fā)設(shè)定報(bào)警點(diǎn)指令； 0x04表示主機(jī)發(fā)設(shè)定波特率指令；0x05表示主機(jī)發(fā)設(shè)定地址指令； 0x06表示主機(jī)發(fā)廣播地址指令，從機(jī)回復(fù)出廠設(shè)置。
B、 數(shù)據(jù)低8位字節(jié)和高8位字節(jié)
1) 主機(jī)發(fā)讀波特率指令:從機(jī)上傳的數(shù)據(jù)低8位字節(jié)0x00表示1200， 0x01表示2400， 0x02表示4800, 0x03表示9600，高8位字節(jié)為0。
2) 主機(jī)發(fā)讀報(bào)警點(diǎn)指令從機(jī)上傳的數(shù)據(jù)低8位字節(jié)0x00表示0.0 %CH4, 0x01表示0.1%CH4， 0x02表示0.2%CH4， 0x03表示0.3%CH4， 以此類推，高8位字節(jié)為0。
3) 主機(jī)發(fā)讀濃度指令從機(jī)上傳的高低8位字節(jié)濃度實(shí)際值X100。
4) 主機(jī)發(fā)設(shè)定報(bào)警點(diǎn)指令主機(jī)下傳的數(shù)據(jù)低8位字節(jié)0x00表示 0.0%CH4， 0x01表示0.1 %CH4， 0x02表示0,2^CH4， 0x03表示0.3%CH4， 以此類推，高8位字節(jié)為0。5) 主機(jī)發(fā)設(shè)定波特率指令主機(jī)下傳的數(shù)據(jù)低8位字節(jié)0x00表示
1200， 0x01表示2400， 0x02表示4800, 0x03表示9600，高8位字節(jié)為0。
6) 主機(jī)發(fā)設(shè)定地址指令主機(jī)下傳的數(shù)據(jù)低8位字節(jié)0x00表示0# ， 0x01表示1 # ， 0x02表示2# ， 0x03表示3# ，以此類推，高8位字節(jié)為0。
7) 主機(jī)發(fā)廣播地址指令主機(jī)下傳的數(shù)據(jù)高低8位字節(jié)都為0。
8) 從機(jī)接收主機(jī)發(fā)的設(shè)定指令從機(jī)上傳的數(shù)據(jù)低8位字節(jié)0xaa 表示正確應(yīng)答主機(jī)發(fā)的設(shè)定指令，高8位字節(jié)為0。
9) 從機(jī)接收主機(jī)發(fā)的廣播地址指令:從機(jī)上傳的數(shù)據(jù)低8位字節(jié):0xbb
表示正確應(yīng)答表示正確應(yīng)答主機(jī)發(fā)的廣播指令，高8位字節(jié)為0。
C、校驗(yàn)和字節(jié)起始字節(jié)(0x24)、本實(shí)用新型裝置地址字節(jié)、主機(jī)發(fā) 的指令字節(jié)、數(shù)據(jù)低8位字節(jié)和數(shù)據(jù)高8位字節(jié)之和。
本實(shí)用新型的監(jiān)測(cè)裝置采用嵌入式微控制器技術(shù)，使用的是非色散紅外 線檢測(cè)技術(shù)，克服了催化原理傳感器標(biāo)定周期短、容易中毒等現(xiàn)象，檢測(cè)精 度不會(huì)因溫度變化而漂移。整個(gè)裝置具有測(cè)量準(zhǔn)確、反應(yīng)速度快、標(biāo)定周期 長(zhǎng)、不受其它氣體影響、測(cè)量范圍寬、功耗低、使用壽命、性能穩(wěn)定、可靠 性高等特點(diǎn)。適用于煤礦井下采掘工作面、回風(fēng)巷道、機(jī)電峒室、瓦斯抽放 泵站等有瓦斯爆炸氣體環(huán)境中對(duì)瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行連續(xù)測(cè)定。
權(quán)利要求1、一種紅外線全量程甲烷監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于包括主控模塊(1)，主控模塊(1)與A/D轉(zhuǎn)換器(2)、電源模塊(4)、紅外遙控模塊(5)、聲光報(bào)警模塊(6)、顯示模塊(7)、通訊模塊(8)分別通過接口連接，電源模塊(4)與A/D轉(zhuǎn)換器(2)之間連接有紅外甲烷檢測(cè)傳感器(3)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外線全量程甲烷監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于 所述的聲光報(bào)警模塊(6)包括蜂鳴器(10)和報(bào)警燈(11)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種紅外線全量程甲烷監(jiān)測(cè)裝置，包括主控模塊，主控模塊與A/D轉(zhuǎn)換器、電源模塊、紅外遙控模塊、聲光報(bào)警模塊、顯示模塊、通訊模塊分別連接，電源模塊與A/D轉(zhuǎn)換器之間連接有紅外甲烷檢測(cè)傳感器，其中主控模塊選用單片機(jī)信號(hào)處理單元。本實(shí)用新型的甲烷監(jiān)測(cè)裝置采用嵌入式微控制器技術(shù)，整個(gè)裝置具有測(cè)量準(zhǔn)確、反應(yīng)速度快、標(biāo)定周期長(zhǎng)、不受其它氣體影響、測(cè)量范圍寬、功耗低、使用壽命、性能穩(wěn)定、可靠性高等特點(diǎn)，適用于煤礦井下采掘工作面、回風(fēng)巷道、機(jī)電峒室、瓦斯抽放泵站等有瓦斯爆炸氣體環(huán)境中對(duì)瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行連續(xù)測(cè)定。
文檔編號(hào)G01N21/61GK201378145SQ20092003262
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月16日
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