專利名稱：數(shù)字式光干涉甲烷測定智能傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于光學檢測儀器，具體涉及一種數(shù)字式光干涉甲烷測定智能傳感器。
背景技術：
目前，煤炭在相當長的時期內仍將是我國的主要能源，因為煤炭行業(yè)是高危行業(yè)，高瓦斯和瓦斯突出礦井占全國煤礦一半左右，煤礦安全生產是整個工業(yè)安全生產工作的重中之重，所以研究和發(fā)展煤礦安全儀器成為我國重要的科研課題。然而，目前國內煤礦大多使用機械式光干涉瓦斯檢測儀。這種機械式光干涉瓦斯檢測儀器的主要缺陷表現(xiàn)在功能單 一、防護性能和抗震性能都比較差，體積笨重、檢測操作繁瑣，由于不具備數(shù)字化的智能管理功能，因而不能有效解決煤礦瓦斯檢測人員因漏檢、假檢、空班造成的安全事故，無法滿足煤礦瓦斯動態(tài)管理監(jiān)控需求，從而對于因人為工作疏忽造成的瓦斯爆炸事故無法得到進一步的有效抑制。雖然日本東科公司研發(fā)出可以自動檢測氣體成分的數(shù)字式光干涉氣體成分檢測儀，但是該儀器笨重不能適用于井下工作環(huán)境，且不具備智能化的數(shù)據(jù)管理功能。針對現(xiàn)有技術的不足，需對現(xiàn)有的光干涉式甲烷測定儀器進行創(chuàng)新和改進，使其在甲烷檢測方面實現(xiàn)完全的自動化和智能化。

實用新型內容針對現(xiàn)有光干涉甲烷測定器存在的不足，本實用提供了一種數(shù)字式光干涉甲烷測定智能傳感器，該數(shù)字式光干涉甲烷測定智能傳感器不僅能夠自動采集和處理氣體檢測數(shù)據(jù)，而且還能夠將檢測的數(shù)據(jù)自動存儲起來以便研究和分析氣體含量的變化。本實用新型所采取的技術方案如下數(shù)字式光干涉甲烷測定智能傳感器，包括利用光源產生干涉光的光路系統(tǒng)、設有氣樣室和空氣氣室的氣路系統(tǒng)、將干涉光的物理信息轉化為數(shù)據(jù)信號的圖像傳感器、處理數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和安裝上述裝置和系統(tǒng)的殼體，所述圖像傳感器設置在光路系統(tǒng)上，所述圖像傳感器通過信號輸出端口與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，還包括有數(shù)據(jù)存儲器，所述數(shù)據(jù)存儲器設于殼體中并與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸出端口連接。進一步，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為單片機，所述數(shù)據(jù)存儲器集成于所述單片機內部，所述單片機上設有至少一個通信接口。進一步，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為數(shù)據(jù)采集卡，所述數(shù)據(jù)采集卡上設有至少一個數(shù)據(jù)輸出端口 ；所述數(shù)據(jù)存儲器上設有外接端口和數(shù)據(jù)輸入端口，所述數(shù)據(jù)存儲器的數(shù)據(jù)輸入端口與數(shù)據(jù)采集卡上的數(shù)據(jù)輸出端口之一連接。進一步，所述數(shù)據(jù)采集卡具有USB接口或1394接口。進一步，所述數(shù)據(jù)存儲器為非易失存儲體。進一步，所述非易失存儲體為EEPROM或Flash閃存。本實用新型的有益效果本實用新型的數(shù)字式光干涉甲烷測定智能傳感器，包括利用光源產生干涉光的光路系統(tǒng)、設有氣樣室和空氣氣室的氣路系統(tǒng)、將干涉光的物理信息轉化為數(shù)據(jù)信號的圖像傳感器、處理數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和安裝上述裝置和系統(tǒng)的殼體，所述圖像傳感器設置在光路系統(tǒng)上，所述圖像傳感器通過信號輸出端口與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，還包括有數(shù)據(jù)存儲器，所述數(shù)據(jù)存儲器設于殼體中并與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸出端口連接。所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于處理由圖像傳感器傳來的信號數(shù)據(jù)并根據(jù)上述信號數(shù)據(jù)計算出甲烷的測量結果，這些測量結果數(shù)據(jù)最終會存儲到數(shù)據(jù)存儲器中以便專業(yè)人員隨時提取和分析這些數(shù)據(jù)。另外，通過在數(shù)據(jù)存儲器上或集成數(shù)據(jù)存儲器的單片機上設置通信接口，可以很方便地與計算機進行數(shù)據(jù)通信，并為檢測數(shù)據(jù)的無線網絡傳輸提供了極好的物質條件。
以下結合附圖
和實施例對本實用新型作進一步描述。圖I為本實用新型的數(shù)據(jù)存儲器的連接示意圖；圖2為本實用新型的數(shù)據(jù)存儲器集成于單片機內的連接示意圖；圖3為本實用新型用數(shù)據(jù)存儲器與數(shù)據(jù)采集卡的連接示意圖。如圖所不1為光源、2為光學鏡片、3為殼體、4為氣樣室、5為空氣氣室、6為干涉光、7為圖像傳感器、8為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、9為數(shù)據(jù)存儲器、10為外接端口、11為數(shù)據(jù)輸入端口、12為數(shù)據(jù)輸出端口、13為單片機、14為通信接口、15為受光面、16為信號輸出端口、17為電源、18為數(shù)據(jù)采集卡
具體實施方式
以下將結合附圖對本實用新型進行詳細說明，如圖I所示數(shù)字式光干涉甲烷測定智能傳感器，包括光路系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、圖像傳感器7、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8、數(shù)據(jù)存儲器9、電源17及一個容納上述裝置和系統(tǒng)的殼體3，所述光路系統(tǒng)由光源I及若干類型的光學鏡片2組成，所述氣路系統(tǒng)中包括氣樣室4和空氣氣室5，所述圖像傳感器7的受光面15接收光路系統(tǒng)中的干涉光6，所述圖像傳感器7上設置有信號輸出端口 16，所述圖像傳感器7通過信號輸出端口 16與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8連接，所述數(shù)據(jù)存儲器9的數(shù)據(jù)輸入端口 11與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8的數(shù)據(jù)輸出端口 12連接。工作時，所述光源I發(fā)出的光經過光學鏡片后產生兩組干涉光6，該兩組干涉光6分別經過氣樣室4和空氣氣室5后會產生干涉條紋的變化，所述干涉條紋發(fā)生變化的干涉光6最終會投射到圖像傳感器的受光面15，圖像傳感器7將自動將光信號轉變?yōu)殡娦盘柸缓髮⑦@些電信號傳輸給與之連接的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8通過內置的處理程序對上述電信號進行計算和處理并最終得出所測氣體的含量值，上述所測氣體的含量值以數(shù)據(jù)的形式存儲到數(shù)據(jù)存儲器9中以備上位機提取和分析。如圖2所示，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8為單片機13，所述數(shù)據(jù)存儲器9集成于所述單片機13內部，所述單片機13上設有用于與外部進行數(shù)據(jù)通信的通信接口 14。所述單片機13可以優(yōu)選C8051F340作為主控制器，利用C8051F340片上集成的I2C，SPI和I/O接口資源可以輕松地擴展大容量存儲器。經實際應用，這些存儲電路工作穩(wěn)定、功耗低，適用于中低速，需存儲大量數(shù)據(jù)的儀器儀表。作為替換方案，所述數(shù)據(jù)存儲器9也可設于單片機13外部，彼此通過接口連接。作為替換方案，上述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8也可用可編程控制器PLC代替，PLC為由單片機組成的復雜的處理器，所述PLC能適應各種惡劣的運行環(huán)境，具有抗干擾能力強，可靠性強的優(yōu)點。作為上述技術方案的進一步改進，如圖3所示，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)8為數(shù)據(jù)采集卡18，所述數(shù)據(jù)采集卡18上設有至少一個數(shù)據(jù)輸出端口 12，所述數(shù)據(jù)存儲器9上設有用于與外部進行數(shù)據(jù)通信的外接端口 10和數(shù)據(jù)輸入端口 11，所述數(shù)據(jù)存儲器9的數(shù)據(jù)輸入端口11與數(shù)據(jù)采集卡18的數(shù)據(jù)輸出端口 12連接。所述數(shù)據(jù)采集卡18在現(xiàn)場把圖像傳感器信號較高精度地轉換成數(shù)字量然后通過各種遠傳通信技術，如485、232、以太網、各種無線網絡等把數(shù)據(jù)傳到計算機或者其他控制器中進行處理。 作為上述技術方案的進一步改進，所述數(shù)據(jù)采集卡18具有USB接口或1394接口，采用USB接口和1394接口可以拓展數(shù)字式光干涉甲烷測定智能傳感器的功能，如實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線傳輸功能。 作為上述技術方案的進一步改進，所述數(shù)據(jù)存儲器9為非易失存儲體。在甲烷檢測儀器工作過程中，觀測的周期比較長，累積的數(shù)據(jù)量往往比較大，要求使用大容量存儲器，而且由于礦井環(huán)境惡劣，很多時候電池耗盡，儀器尚未回收，為了保證數(shù)據(jù)安全，必須采用掉電非易失存儲器。作為上述技術方案的進一步改進，所述非易失存儲體為EEPROM或Flash閃存，EEPROM和Flash閃存，既有ROM的特點非易失性，又有比較高的存取速度，而且易于擦除和重寫，功耗很小，集成度高，是比較好的選擇。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
權利要求1.數(shù)字式光干涉甲烷測定智能傳感器，包括利用光源(I)產生干涉光(6)的光路系統(tǒng)、設有氣樣室(4)和空氣氣室(5)的氣路系統(tǒng)、將干涉光(6)的物理信息轉化為數(shù)據(jù)信號的圖像傳感器(7)、處理數(shù)據(jù)信號的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(8)和安裝上述裝置和系統(tǒng)的殼體(3)，所述圖像傳感器(7)設置在光路系統(tǒng)上，所述圖像傳感器(7)通過信號輸出端口(16)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(8)連接，其特征在于還包括有數(shù)據(jù)存儲器(9)，所述數(shù)據(jù)存儲器(9)設于殼體(3)中并與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)⑶的數(shù)據(jù)輸出端口(12)連接。
2.根據(jù)權利要求I所述數(shù)字式光干涉甲烷測定智能傳感器，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(8)為單片機(13)，所述數(shù)據(jù)存儲器(9)集成于所述單片機(13)內部，所述單片機(13)上設有至少一個通信接口(14)。
3.根據(jù)權利要求I所述數(shù)字式光干涉甲烷測定智能傳感器，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(8)為數(shù)據(jù)采集卡(18)，所述數(shù)據(jù)采集卡(18)上設有至少一個數(shù)據(jù)輸出端口(12)； 所述數(shù)據(jù)存儲器(9)上設有外接端口(10)和數(shù)據(jù)輸入端口(11)，所述數(shù)據(jù)存儲器(9)的數(shù)據(jù)輸入端口(11)與數(shù)據(jù)采集卡(18)上的數(shù)據(jù)輸出端口(12)之一連接。
4.根據(jù)權利要求3所述數(shù)字式光干涉甲烷測定智能傳感器，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集卡(18)具有USB接口或1394接口。
5.根據(jù)權利要求2或3所述數(shù)字式光干涉甲烷測定智能傳感器，其特征在于所述數(shù)據(jù)存儲器(9)為非易失存儲體。
6.根據(jù)權利要求5所述數(shù)字式光干涉甲烷測定智能傳感器，其特征在于所述非易失存儲體為EEPROM或Flash閃存。
專利摘要本實用新型公開了一種數(shù)字式光干涉甲烷測定智能傳感器，屬于光學檢測儀器領域。本實用新型的數(shù)字式光干涉甲烷測定智能傳感器，包括光路系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、圖像傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和殼體，所述圖像傳感器設置在光路系統(tǒng)上，所述圖像傳感器通過信號輸出端口與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，還包括有數(shù)據(jù)存儲器，所述數(shù)據(jù)存儲器設于殼體中并與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸出端口連接。所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對采集的信號數(shù)據(jù)進行分析和處理并將處理結果存儲到數(shù)據(jù)存儲器中。本實用新型所述的數(shù)字式光干涉甲烷測定智能傳感器具有智能檢測和分析甲烷含量的功能，同時具有大容量的數(shù)據(jù)存儲功能，相比現(xiàn)有同類儀器而言具有極大地創(chuàng)新性和實用性。
文檔編號G01N21/45GK202649114SQ20122031449
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權日2012年6月29日
發(fā)明者陳奎, 何震, 張健榮 申請人:重慶恒遠晉通科技有限公司