本發(fā)明涉及一種檢測(cè)裝置，尤其涉及一種氣體傳感器穩(wěn)定性檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

甲烷， 俗稱瓦斯， 是一種無(wú)色無(wú)味，略輕于空氣的可燃性氣體，當(dāng)甲烷氣體占周?chē)h(huán)境空氣濃度的5%～16%時(shí)，遇火可發(fā)生爆炸，煤礦一般稱為瓦斯爆炸。煤礦瓦斯爆炸事故是礦井五大自然災(zāi)害之首，不僅會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)造成重大人員傷亡，必須進(jìn)行嚴(yán)格的重點(diǎn)監(jiān)控。我國(guó)煤炭?jī)?chǔ)量豐富，但是地質(zhì)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，開(kāi)采條件十分惡劣，瓦斯突發(fā)礦井或高瓦斯礦井占到全部礦井?dāng)?shù)近50%。

國(guó)家、煤炭行業(yè)、計(jì)量機(jī)構(gòu)等都對(duì)甲烷傳感器/便攜儀施以重點(diǎn)監(jiān)管。生產(chǎn)甲烷傳感器/便攜儀的廠家，必須通過(guò)煤炭產(chǎn)品安全標(biāo)志認(rèn)證和制造計(jì)量器具許可證考核，取得相關(guān)資格和證書(shū)，才能將其產(chǎn)品銷(xiāo)往煤礦使用。目前國(guó)內(nèi)外甲烷傳感器/便攜儀大多采用載體催化燃燒式敏感元件， 此類型敏感元件技術(shù)成熟、成本低廉，但由于其屬于化學(xué)敏感器件，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)出現(xiàn)零點(diǎn)漂移和量程漂移，所以在樣品定型檢驗(yàn)、計(jì)量檢定和成品出廠檢驗(yàn)時(shí)，都需要進(jìn)行很長(zhǎng)時(shí)間的工作穩(wěn)定性測(cè)試。同時(shí)，因?yàn)槊舾性墓に囋恚?如果長(zhǎng)時(shí)間在沒(méi)有甲烷氣體的環(huán)境中工作， 會(huì)造成敏感元件靈敏度降低，影響傳感器的測(cè)量精度和使用壽命。所以AQ6203、AQ6206、AQ6207等多種載體催化式甲烷的安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定，傳感器的穩(wěn)定性測(cè)試，應(yīng)“進(jìn)行連續(xù)15天的測(cè)試，實(shí)驗(yàn)時(shí)，傳感器在0.30%CH4～0.80%CH4的環(huán)境中連續(xù)運(yùn)行12h(便攜式為9.5h)，然后測(cè)試零點(diǎn)和1.50% CH4的顯示值；再在空氣中連續(xù)運(yùn)行12h，然后再次測(cè)試零點(diǎn)和1.50% CH4的顯示值(便攜式不需進(jìn)行此步)?！痹谥圃煊?jì)量器具許可證考核中，《催化燃燒型甲烷制造計(jì)量器具許可證考核必備條件》還要求“廠家必須具備數(shù)量與其生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)的、可實(shí)現(xiàn)連續(xù)15d自動(dòng)加氣的穩(wěn)定性檢驗(yàn)裝置”。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為實(shí)現(xiàn)符合各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程檢驗(yàn)要求的、適合生產(chǎn)企業(yè)需求的、高效率自動(dòng)化的載體催化燃燒式甲烷傳感器/便攜儀出廠檢驗(yàn)，設(shè)計(jì)了一種氣體傳感器穩(wěn)定性檢測(cè)裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

氣體傳感器穩(wěn)定性檢測(cè)裝置由檢驗(yàn)柜、送氣單元、排風(fēng)單元、反饋控制模塊、信號(hào)采集模塊、RS232調(diào)制單元、電腦主機(jī)、輸出控制單元等部分構(gòu)成。裝置可實(shí)現(xiàn)590臺(tái)被測(cè)儀表15d的穩(wěn)定性測(cè)試:每天12h柜體內(nèi)保持較穩(wěn)定的甲烷濃度，另12h柜體內(nèi)清潔空氣流通；每天定時(shí)充入2次標(biāo)準(zhǔn)氣體，記錄4次測(cè)量數(shù)值。以上全部測(cè)試過(guò)程和數(shù)據(jù)記錄自動(dòng)完成，無(wú)需檢驗(yàn)員干預(yù)。

所述的檢驗(yàn)柜體內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度的反饋控制功能和被測(cè)儀表的輸出信號(hào)采集功能，均使用基于C8051F040單片機(jī)設(shè)計(jì)的反饋控制模塊和信號(hào)采集模塊來(lái)完成。

所述的反饋控制模塊具備信號(hào)采集和控制輸出兩個(gè)功能單元，完成采集標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)、控制氣路電磁閥、檢測(cè)關(guān)鍵點(diǎn)等任務(wù)。信號(hào)采集模塊只使用信號(hào)采集單元，將590路傳感器的頻率輸出信號(hào)先采集到單片機(jī)， 然后傳輸?shù)缴衔粰C(jī)顯示、存儲(chǔ)、打印。

所述的信號(hào)采集單元采用兩級(jí)片選方式， 兩個(gè)8選1開(kāi)關(guān)，交替選通，采集16路通道的輸入信號(hào)，為防止干擾，每路輸入信號(hào)通道前端還增加阻容濾波電路。

所述的輸出控制單元的控制通道的直流電平輸出采用單片機(jī)管腳直接驅(qū)動(dòng)三極管放大電路的方式完成。單片機(jī)分析從標(biāo)準(zhǔn)傳感器采集的標(biāo)氣濃度采樣信號(hào)，根據(jù)初始化信息，分析判斷，輸出控制命令，經(jīng)控制輸出單元傳送到繼電器，進(jìn)而控制各送氣支路的電磁閥。當(dāng)采樣回的標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度達(dá)到初始化下發(fā)的柜體內(nèi)標(biāo)氣濃度范圍下限時(shí)， 對(duì)應(yīng)控制通道輸出高電平，電磁閥開(kāi)啟；當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度達(dá)到上限時(shí)，對(duì)應(yīng)控制通道輸出低電平，電磁閥關(guān)閉。

本發(fā)明的有益效果是：

氣體傳感器穩(wěn)定性檢測(cè)裝置的設(shè)計(jì)研制， 解決了生產(chǎn)型企業(yè)在進(jìn)行載體催化燃燒式甲烷傳感器和便攜儀表工作穩(wěn)定檢測(cè)時(shí)，所遇到的實(shí)際操作困難。檢測(cè)裝置通過(guò)單片機(jī)電路和信號(hào)反饋技術(shù)實(shí)現(xiàn)儀器儀表的實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)化檢測(cè)；單片機(jī)信號(hào)采集電路設(shè)計(jì)精度較高，檢測(cè)裝置的采集精度不低于0.5%，符合計(jì)量檢定要求；檢測(cè)裝置通過(guò)上位機(jī)軟件配置，同時(shí)檢測(cè)量可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整，最大檢驗(yàn)量590臺(tái)；使用高精度、大流量標(biāo)準(zhǔn)氣體配置裝置，配氣速度快，穩(wěn)定性高；通過(guò)上位機(jī)軟件控制整個(gè)流程，15d檢測(cè)全程無(wú)需人工參與；上位機(jī)軟件可實(shí)時(shí)顯示全部被測(cè)儀表的測(cè)試數(shù)據(jù)、檢測(cè)裝置各個(gè)關(guān)鍵部位工作狀態(tài)和參數(shù)，便于查詢和監(jiān)控。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是反饋控制模塊和信號(hào)采集模塊組成框圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，氣體傳感器穩(wěn)定性檢測(cè)裝置由檢驗(yàn)柜、送氣單元、排風(fēng)單元、反饋控制模塊、信號(hào)采集模塊、RS232調(diào)制單元、電腦主機(jī)、輸出控制單元等部分構(gòu)成。裝置可實(shí)現(xiàn)590臺(tái)被測(cè)儀表15d的穩(wěn)定性測(cè)試:每天12h柜體內(nèi)保持較穩(wěn)定的甲烷濃度，另12h柜體內(nèi)清潔空氣流通；每天定時(shí)充入2次標(biāo)準(zhǔn)氣體，記錄4次測(cè)量數(shù)值。以上全部測(cè)試過(guò)程和數(shù)據(jù)記錄自動(dòng)完成，無(wú)需檢驗(yàn)員干預(yù)。各個(gè)模塊之間相互獨(dú)立，模塊通過(guò)8位撥碼開(kāi)關(guān)分配唯一的地址。各模塊之間通過(guò)CAN收發(fā)器芯片CTN8251，將單片機(jī)自帶的CAN控制器邏輯電平轉(zhuǎn)換為CAN總線使用的差分電平，實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊之間通過(guò)CAN總線的通訊。模塊與上位機(jī)的通訊，通過(guò)一個(gè)RS232調(diào)制解調(diào)單元，實(shí)現(xiàn)CAN總線和RS232通訊協(xié)議的轉(zhuǎn)換。檢測(cè)流程開(kāi)始前， 在上位機(jī)軟件中定義好各項(xiàng)參數(shù)，經(jīng)RS232調(diào)制單元調(diào)制解調(diào)，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)CAN2.0B協(xié)議下發(fā)初始化信息到各個(gè)單片機(jī)。初始化信息包括被測(cè)儀表的類型、柜體內(nèi)標(biāo)氣濃度控制范圍、檢測(cè)持續(xù)時(shí)間、檢測(cè)各步驟的時(shí)間分配等信息。然后單片機(jī)可獨(dú)立完成檢驗(yàn)過(guò)程的反饋控制，同時(shí)按地址分時(shí)上傳從信號(hào)采集單元接收的采樣值和測(cè)量值，由上位實(shí)時(shí)顯示和存儲(chǔ)。