專利名稱：智能甲烷檢測記錄儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及電子技術(shù)領(lǐng)域的一種智能控制檢測裝置。
在采礦和地下挖掘作業(yè)中，瓦斯對于安全作業(yè)有著極大的威脅，其中的甲烷、一氧化碳和氧氣等氣體一旦達(dá)到一定濃度，將危及人員及礦井的安全，因此有關(guān)部門一般都為地下作業(yè)人員配備了甲烷檢測報警儀。但目前所使用的甲烷檢測報警儀具有體積大而不便攜帶、操作麻煩、可靠性和精確性差等缺陷，功能不夠全面，其電路結(jié)構(gòu)也不利于擴(kuò)充新的檢測功能；還有一個缺陷是就是一旦裝置因碰撞、水淹或遇火受損，其內(nèi)部的數(shù)據(jù)存儲器極易因損壞而使其中的檢測結(jié)果數(shù)據(jù)無法復(fù)原而再讀出，則無法對地下的檢測記錄進(jìn)行分析。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有高可靠性和高精確性、體積小、功能齊全且擴(kuò)充性好、操作簡便、能可靠保存檢測數(shù)據(jù)的智能甲烷檢測記錄儀。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下它是由用于檢測甲烷濃度的甲烷傳感器、恒壓電路、用于檢測信號放大的放大器、提供工作電源的本質(zhì)安全電源、顯示特性參數(shù)和檢測結(jié)果數(shù)碼顯示器、控制功能選擇和調(diào)整的按鍵、用于存儲檢測結(jié)果數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲器、聲光報警器和可實(shí)現(xiàn)過程控制、數(shù)據(jù)處理、零點(diǎn)跟蹤及輸出特性校準(zhǔn)的微處理器組成，其中微處理器分別連接甲烷傳感器、放大器、按鍵、數(shù)據(jù)存儲器和本質(zhì)安全電源，微處理器又通過顯示驅(qū)動器與數(shù)碼顯示器相連，本質(zhì)安全電源又與恒壓電路、放大器相連，甲烷傳感器又與恒壓電路、放大器相連。甲烷傳感器的工作電壓由本質(zhì)安全電源通過恒壓電路提供，甲烷傳感器采集到外界的甲烷氣體濃度信號，經(jīng)放大器作信號放大后送入微處理器，由微處理器處理后將甲烷濃度值及時間、溫度等其它數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)存儲器，同時在數(shù)碼顯示器上顯示甲烷濃度值，一旦該甲烷濃度值超過預(yù)置的濃度警戒值，則立即由聲光報警器發(fā)聲發(fā)光報警。
本實(shí)用新型采用先進(jìn)的超微型微處理器可實(shí)現(xiàn)零點(diǎn)跟蹤及輸出特性校準(zhǔn)，即將傳感器特性變化(包括零點(diǎn)漂移及增益衰減變化)均記錄并保存下來，檢測時通過計(jì)算消除這些變化因子對檢測結(jié)果的影響所導(dǎo)致的誤差。微處理器的軟件還可修正因傳感器的非線性導(dǎo)致對檢測精度的影響。本實(shí)用新型還可將本質(zhì)安全電源提供的電池電壓的采樣信號輸入微處理器，以監(jiān)視該電池電壓并通過軟件修正因此導(dǎo)致的檢測誤差。本實(shí)用新型還可在微處理器內(nèi)設(shè)置傳感器的正常工作值，通過對傳感器工作狀態(tài)的檢測，可判斷其工作狀況是否正常，在傳感器發(fā)生故障時發(fā)出提示信號。
本實(shí)用新型通過恒壓電路還可連接一氧化碳傳感器、氧氣傳感器或溫度傳感器等其它傳感器，使本實(shí)用新型可同時對外界空氣中的一氧化碳、氧氣的濃度及溫度值等參數(shù)進(jìn)行檢測。本實(shí)用新型所述的數(shù)據(jù)存儲器采用非易失性存儲器，這樣即使斷電也仍能保存所存儲的各項(xiàng)檢測數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型可利用微處理器提供的通訊接口將數(shù)據(jù)輸入至計(jì)算機(jī)保存或處理。
本實(shí)用新型所述的數(shù)據(jù)存儲器之外層采用封閉的金屬鋼體殼、隔熱絕緣材料及耐高溫材料構(gòu)成保護(hù)層，這種堅(jiān)固的保護(hù)層可以防碰防摔、防水、防火，即使在發(fā)生瓦斯暴炸的超高溫下仍能保護(hù)數(shù)據(jù)存儲器安然無恙，事故后可在被破壞的機(jī)殼內(nèi)取出數(shù)據(jù)存儲器，通過專用接口可以將數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)的數(shù)據(jù)讀出并打印，這樣通過對事故前檢測記錄的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，有助于了解事故原因和過程。
本實(shí)用新型具有高可靠性和高精確性，它的零點(diǎn)跟蹤及輸出特性校準(zhǔn)功能可自動而有效地修正相應(yīng)的檢測結(jié)果誤差，提高數(shù)據(jù)精度；體積小，容易攜帶，其外形尺寸可設(shè)計(jì)為116×62×28mm，重250克；它功能齊全，擴(kuò)充性好，可以同時檢測甲烷、一氧化碳、氧氣等氣體濃度及溫度、時間等多個參數(shù)；智能化程度高，操作簡便，只需設(shè)計(jì)四個按鍵即可完成所有功能選擇并實(shí)現(xiàn)參數(shù)調(diào)整；本實(shí)用新型還能可靠保存檢測數(shù)據(jù)，對其中數(shù)據(jù)存儲器所設(shè)置的保護(hù)層使其在整個裝置受損時，仍可確保數(shù)據(jù)萬無一失。本實(shí)用新型適用于煤礦井下或隧道的采掘工作面，可作為煤礦安全儀器更新?lián)Q代的高科技產(chǎn)品。
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。


圖1是本實(shí)用新型的原理結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖。
圖1和圖2反映了本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)。進(jìn)行檢測時，既可連續(xù)自動檢測，也可以手動控制點(diǎn)測，檢測結(jié)果數(shù)據(jù)經(jīng)微處理器處理后，存儲在專用的非易失性數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)。檢測記錄的數(shù)據(jù)可通過按鍵功能選擇將數(shù)據(jù)在數(shù)碼顯示器上顯示，也可通過專用的通訊接口聯(lián)接打印機(jī)并將數(shù)據(jù)打印輸出，并可與進(jìn)行計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通訊，將所記錄的數(shù)據(jù)存入磁盤。
圖2中本實(shí)用新型采用4個按鍵，即開關(guān)鍵SR、調(diào)零/加1鍵S1、校準(zhǔn)/減1鍵S2、功能轉(zhuǎn)換鍵S3，用戶通過這4個鍵的操作，即可完成全部的功能。本實(shí)用新型工作時共分為以下四大功能模式1、基本模式測量及記錄模式，在此模式中完成甲烷含量的檢測和報警、數(shù)據(jù)記錄、電池電壓測量及顯示、調(diào)零及校準(zhǔn)以及手動記錄等功能。
2、模式0時間、日期及儀器編號設(shè)置和顯示模式。在此模式中，可實(shí)現(xiàn)日期及時間的顯示和修改、儀器編號的設(shè)定、定時記錄、檢測周期的設(shè)定、儀器零點(diǎn)跟蹤和校準(zhǔn)值的觀察。
3、模式1記錄數(shù)據(jù)讀出模式，在此模式中，通過鍵盤操作將數(shù)據(jù)存儲器內(nèi)的信息調(diào)出在數(shù)碼顯示器上循環(huán)顯示。
4、模式2打印及與計(jì)算機(jī)通訊模式，在此模式中，完成對數(shù)據(jù)存儲器中的數(shù)據(jù)在專用打印機(jī)上打印輸出、與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
本實(shí)用新型的數(shù)碼顯示器可采用圖2右上角的5位LED數(shù)碼管及三極管Q1～Q5，甲烷濃度值用3位數(shù)碼管顯示，時間顯示需5位數(shù)碼管。甲烷傳感器采用載體催化元件(又稱黑白元件)傳感器RH和RB，一氧化碳傳感器和氧氣傳感器均采用電化學(xué)定電位傳感器。甲烷傳感器的供電由比較器U1:B和三極管T2組成的恒壓電路提供，黑白元件RH和RB與電阻R23、R24及電位器P1構(gòu)成惠斯頓電橋，該橋路之輸出送入放大器放大后形成甲烷濃度信號并送入微處理器。另外由電阻R11和R12構(gòu)成的分壓電路將電池E之電壓值輸入微處理器U0進(jìn)行采樣，由微處理器U0監(jiān)視電池電壓，當(dāng)電池電壓較低時可對本實(shí)用新型的檢測結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的修正。本實(shí)用新型的傳感器工作時，其工作狀態(tài)由R25輸入微處理器，根據(jù)預(yù)置的正常工作值判斷其工作狀況及故障狀況，當(dāng)傳感器工作不正常時則由微處理器發(fā)出提示信號。在圖2中，數(shù)據(jù)存儲器U4受保護(hù)層保護(hù)，即使發(fā)生事故，本實(shí)用新型被埋住、其機(jī)殼及電路板被砸壞、或被水淹、或在瓦斯爆炸的瞬間高溫等等惡劣環(huán)境下，仍可保護(hù)數(shù)據(jù)存儲器U4不受損；封裝的本質(zhì)安全電源E可進(jìn)行充電，它通過電子開關(guān)T1與微處理器U0相連；聲光報警器包括電阻R13、發(fā)光管LED、喇叭SP；U2為時鐘芯片，U3為顯示驅(qū)動器，微處理器U0上提供的INT SCLT、SDAT、SCLE、SDAE腳構(gòu)成通訊接口。
權(quán)利要求1.一種智能甲烷檢測記錄儀，其特征在于是由用于檢測甲烷濃度的甲烷傳感器、恒壓電路、用于檢測信號放大的放大器、提供工作電源的本質(zhì)安全電源、顯示特性參數(shù)和檢測結(jié)果數(shù)碼顯示器、控制功能選擇和調(diào)整的按鍵、用于存儲檢測結(jié)果數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲器、聲光報警器和可實(shí)現(xiàn)過程控制、數(shù)據(jù)處理、零點(diǎn)跟蹤及輸出特性校準(zhǔn)的微處理器組成，其中微處理器分別連接甲烷傳感器、放大器、按鍵、數(shù)據(jù)存儲器和本質(zhì)安全電源，微處理器又通過顯示驅(qū)動器與數(shù)碼顯示器相連，本質(zhì)安全電源又與恒壓電路、放大器相連，甲烷傳感器又與恒壓電路、放大器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能甲烷檢測記錄儀，其特征在于通過所述的恒壓電路連接一氧化碳傳感器、氧氣傳感器或溫度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能甲烷檢測記錄儀，其特征在于所述的數(shù)據(jù)存儲器采用非易失性存儲器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的智能甲烷檢測記錄儀，其特征在于所述的數(shù)據(jù)存儲器之外層采用封閉的金屬鋼體殼、隔熱絕緣材料及耐高溫材料構(gòu)成保護(hù)層。
專利摘要一種智能控制檢測裝置,由甲烷傳感器、恒壓電路、放大器、電源、數(shù)碼顯示器、按鍵、數(shù)據(jù)存儲器、聲光報警器和可實(shí)現(xiàn)過程控制、數(shù)據(jù)處理、零點(diǎn)跟蹤及輸出特性校準(zhǔn)的微處理器組成,微處理器是聯(lián)接和控制中心,并通過顯示驅(qū)動器與數(shù)碼顯示器相連,甲烷傳感器與恒壓電路、放大器相連,數(shù)據(jù)存儲器外有堅(jiān)固的保護(hù)層;本實(shí)用新型可靠性高、精度高、體積小、功能齊全,可擴(kuò)充檢測一氧化碳、氧氣及溫度等功能,操作簡便,能可靠保存檢測數(shù)據(jù)。
文檔編號G01N27/12GK2308898SQ9723877
公開日1999年2月24日 申請日期1997年8月22日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月22日
發(fā)明者羅志明, 胡泳軍 申請人:羅志明, 胡泳軍