專利名稱：一種微機(jī)電熱導(dǎo)式低濃甲烷氣體傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于礦用易燃易爆氣體安全監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種微機(jī)電熱導(dǎo)式低濃甲烷氣體傳感器。
背景技術(shù)：
目前，檢測(cè)低濃度甲烷氣體使用最廣泛、占主導(dǎo)地位的方法是采用催化燃燒式的甲烷氣體傳感器進(jìn)行檢測(cè)。催化燃燒式甲烷氣體傳感器存在以下不足之處1.催化燃燒式甲烷氣體傳感器的整體功耗比較大，這樣限制了礦井中甲烷其傳感器的分布數(shù)量。目前礦用分站的一個(gè)通道能夠帶動(dòng)1-2個(gè)甲烷氣體傳感器。2.催化燃燒式甲烷氣體傳感器在工作時(shí)，在催化劑的作用下發(fā)生氧化反應(yīng)，在氧化反應(yīng)過(guò)程中需要消耗催化劑，當(dāng)催化劑消耗殆盡，催化燃燒式傳感器將不能繼續(xù)使用。目前，催化燃燒式傳感器的使用壽命一般不在半年左右。另外，催化劑是消耗品，隨著使用時(shí)間的增加，催化劑會(huì)逐漸減少，故測(cè)量點(diǎn)的數(shù)值也會(huì)產(chǎn)生漂移，為保證其測(cè)量點(diǎn)數(shù)值精度， 需要重新標(biāo)定甲烷氣體傳感器，目前標(biāo)定周期為2周。綜上所述，目前對(duì)低濃甲烷氣體的檢測(cè)，催化燃燒式的甲烷氣體傳感器存在功耗大、壽命短、標(biāo)定周期短等問(wèn)題，這些問(wèn)題限制了甲烷氣體傳感器的分布數(shù)量，增加了傳感器的維護(hù)使用成本。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種功耗低、壽命長(zhǎng)和標(biāo)定周期長(zhǎng)的微機(jī)電熱導(dǎo)式低濃甲烷氣體傳感器。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是，傳感器包括微機(jī)電熱導(dǎo)式敏感元件、溫濕度補(bǔ)償元件、信號(hào)調(diào)理和控制板，微機(jī)電熱導(dǎo)式敏感元件通過(guò)數(shù)據(jù)線與信號(hào)調(diào)理相接，溫濕度補(bǔ)償元件通過(guò)數(shù)據(jù)線與控制板相接，信號(hào)調(diào)理通過(guò)排針與控制板相接。所述的溫濕度補(bǔ)償元件和微機(jī)電熱導(dǎo)式敏感元件與控制板分別置于兩個(gè)環(huán)境中。所述的溫濕度補(bǔ)償元件通過(guò)控制板上的CPU對(duì)微機(jī)電熱導(dǎo)式敏感元件獲得的甲烷濃度信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償。所述的控制板包括CPU、紅外接收、LED顯示、頻率輸出、聲光報(bào)警和電源。所述的溫濕度補(bǔ)償元件與微機(jī)電熱導(dǎo)式敏感元件共同置于同一氣室中。本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)效果，本實(shí)用新型采用采用微機(jī)電(MEMS Micro-electromechanical Systems)熱導(dǎo)式敏感元件檢測(cè)甲烷氣體的濃度，并通過(guò)溫濕度補(bǔ)償元件進(jìn)行溫度和濕度補(bǔ)償。本實(shí)用新型的微機(jī)電(MEMQ熱導(dǎo)式敏感元件基于微機(jī)電技術(shù)，它的體積和耗電量非常小，但靈敏度大大提高；催化燃燒式甲烷氣體傳感器的整體功耗在1. 5W左右，本實(shí)用新型的整體功耗約為800mW，使分站每個(gè)通道能夠帶動(dòng)3個(gè)傳感器。由于微機(jī)電熱導(dǎo)式甲烷氣體傳感器是通過(guò)熱導(dǎo)原理進(jìn)行檢測(cè)氣體濃度，不存在物理?yè)p耗，不像催化燃燒式甲烷氣體傳感器那樣需要消耗催化劑，因此，微機(jī)電熱導(dǎo)式甲烷傳感器的使用壽命和標(biāo)定周期都非常長(zhǎng)，使用壽命達(dá)2年以上，標(biāo)定周期為3個(gè)月以上。本實(shí)用新型采用微機(jī)電熱導(dǎo)式甲烷傳感器對(duì)低濃度甲烷氣體進(jìn)行檢測(cè)，具有功耗低、壽命長(zhǎng)和標(biāo)定周期長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，由此可以節(jié)約大量人力和物力，具有較好的市場(chǎng)推廣前景和可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)原理框圖；圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
傳感器由微機(jī)電熱導(dǎo)式敏感元件9、溫濕度補(bǔ)償元件10、信號(hào)調(diào)理7、控制板12、氣室8及外殼11組成，控制板12包括CPU 2、紅外接收1、LED顯示3、頻率輸出4、聲光報(bào)警 5和電源6。微機(jī)電熱導(dǎo)式敏感元件9及溫濕度補(bǔ)償元件10共同安裝于同一氣室8中，使溫濕度補(bǔ)償元件10和微機(jī)電熱導(dǎo)式敏感元件9處于同一環(huán)境下，這樣溫度和濕度補(bǔ)償更準(zhǔn)確。 微機(jī)電熱導(dǎo)式敏感元件9通過(guò)引線連接到信號(hào)調(diào)理7，溫濕度補(bǔ)償元件10通過(guò)引線連接到控制板12。信號(hào)調(diào)理7通過(guò)排針連接到控制板12上，控制板12通過(guò)固定孔13安裝于外殼11 內(nèi)，航空插頭14通過(guò)引線連接到Xl接線座15。傳感器的工作原理通過(guò)微機(jī)電熱導(dǎo)式敏感元件9檢測(cè)甲烷氣體，甲烷氣體濃度的變化會(huì)引起微機(jī)電熱導(dǎo)式敏感元件9阻值的變化；信號(hào)調(diào)理7電路把微機(jī)電熱導(dǎo)式敏感元件9阻值的變化轉(zhuǎn)換成甲烷濃度對(duì)應(yīng)的電壓值；CPU 2內(nèi)部自帶12位A/D轉(zhuǎn)換器，把信號(hào)調(diào)理7電路輸出的甲烷濃度對(duì)應(yīng)的電壓值轉(zhuǎn)換成甲烷濃度對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)；溫濕度補(bǔ)償元件10檢測(cè)環(huán)境溫度和濕度，并通過(guò)I2C總線傳給CPU 2;CPU 2根據(jù)溫度和濕度對(duì)甲烷濃度對(duì)應(yīng)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償和修正；LED顯示3模塊顯示甲烷濃度值，并通過(guò)頻率輸出4模塊輸出甲烷濃度值對(duì)應(yīng)的頻率值，當(dāng)濃度值超過(guò)報(bào)警限時(shí)通過(guò)聲光報(bào)警5模塊進(jìn)行聲光報(bào)警；紅外接收1模塊接收紅外遙控器的命令，CPU 2根據(jù)命令對(duì)標(biāo)定點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)定和存儲(chǔ)。
權(quán)利要求1.一種微機(jī)電熱導(dǎo)式低濃甲烷氣體傳感器，其特征在于，包括微機(jī)電熱導(dǎo)式敏感元件 (9)、溫濕度補(bǔ)償元件(10)、信號(hào)調(diào)理(7)、控制板(12)、氣室(8)和外殼(11)，微機(jī)電熱導(dǎo)式敏感元件(9)通過(guò)數(shù)據(jù)線與信號(hào)調(diào)理(7)相接，溫濕度補(bǔ)償元件(10)通過(guò)數(shù)據(jù)線與控制板(12)相接，信號(hào)調(diào)理(7)通過(guò)排針與控制板(12)相接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種微機(jī)電熱導(dǎo)式低濃甲烷氣體傳感器，其特征在于，所述的溫濕度補(bǔ)償元件(10)和微機(jī)電熱導(dǎo)式敏感元件(9)與控制板(12)分別置于兩個(gè)環(huán)境中。
3.如權(quán)利要求1所述的一種微機(jī)電熱導(dǎo)式低濃甲烷氣體傳感器，其特征在于，所述的溫濕度補(bǔ)償元件(10)通過(guò)控制板(1 上的CPU( 對(duì)微機(jī)電熱導(dǎo)式敏感元件(9)獲得的甲烷濃度信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償。
4.如權(quán)利要求1所述的一種微機(jī)電熱導(dǎo)式低濃甲烷氣體傳感器，其特征在于，所述的控制板(12)包括CPU(2)、紅外接收(1)、LED顯示(3)、頻率輸出(4)、聲光報(bào)警(5)和電源 (6)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種微機(jī)電熱導(dǎo)式低濃甲烷氣體傳感器，其特征在于，所述的溫濕度補(bǔ)償元件(10)和微機(jī)電熱導(dǎo)式敏感元件(9)共同置于同一氣室(8)中。
專利摘要本實(shí)用新型屬于礦用易燃易爆氣體安全監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種微機(jī)電熱導(dǎo)式低濃甲烷氣體傳感器。傳感器包括微機(jī)電熱導(dǎo)式敏感元件、溫濕度補(bǔ)償元件、信號(hào)調(diào)理和控制板，微機(jī)電熱導(dǎo)式敏感元件通過(guò)數(shù)據(jù)線與信號(hào)調(diào)理模塊相接，溫濕度補(bǔ)償元件通過(guò)數(shù)據(jù)線與控制板相接，信號(hào)調(diào)理通過(guò)排針與控制板相接。本實(shí)用新型采用微機(jī)電(MEMS)熱導(dǎo)式敏感元件檢測(cè)甲烷氣體的濃度，并通過(guò)溫濕度補(bǔ)償元件進(jìn)行溫度和濕度補(bǔ)償。本實(shí)用新型基于微機(jī)電技術(shù)，它的體積和耗電量非常小，但靈敏度大大提高；催化燃燒式甲烷氣體傳感器的整體功耗在1.5W左右，本實(shí)用新型的整體功耗約為800mW，使分站每個(gè)通道能夠帶動(dòng)3個(gè)傳感器。
文檔編號(hào)G01N27/04GK202196033SQ201120244770
公開日2012年4月18日 申請(qǐng)日期2011年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月13日
發(fā)明者何曉國(guó), 林路燦, 王紅, 蔣傳彪, 馬曉媛 申請(qǐng)人:中航高科智能測(cè)控有限公司