本發(fā)明涉及瓦斯檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種瓦斯?jié)舛茸詣訖z測系統(tǒng)及其檢測方法。

背景技術(shù)：

在煤礦井巷中，瓦斯?jié)舛冗_(dá)到5～16%就會發(fā)生爆炸，引起煤礦爆炸事故，國家安監(jiān)總局公布的事故中瓦斯爆炸是煤礦事故的主要來源。瓦斯檢測主要分為燃燒式和紅外光譜式兩種，光譜法檢測瓦斯準(zhǔn)確度高，但儀器設(shè)備體積較大，成本較高，實際應(yīng)用中受限條件較多。燃燒式檢測瓦斯設(shè)備雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是檢測精度較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種瓦斯?jié)舛茸詣訖z測系統(tǒng)及其檢測方法，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提高了燃燒法檢測瓦斯的精確度。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。

一種瓦斯?jié)舛茸詣訖z測系統(tǒng)，包括，

氣體采樣模塊，用于對檢測環(huán)境中的氣體進行采樣；

加熱檢測模塊，用于對氣體樣本進行加熱檢測，采集測量元件的溫度；

控制模塊，通過對測量元件溫度的計算，計算出瓦斯?jié)舛龋?/p>

通訊模塊，根據(jù)控制模塊的計算結(jié)果進行報警信號的輸出。

作為優(yōu)選，所述加熱檢測模塊包括加熱腔室，加熱腔室內(nèi)設(shè)置有兩個加熱板，加熱腔室頂部設(shè)置有進氣口，加熱腔室底部設(shè)置有出氣口，進氣口底部設(shè)置有環(huán)形擋片，環(huán)形擋片內(nèi)側(cè)設(shè)置有導(dǎo)流葉片，導(dǎo)流葉片與環(huán)形擋片的軸線夾角為16°，導(dǎo)流葉片的外側(cè)設(shè)置有副葉片，副葉片位于環(huán)形擋片的下面，導(dǎo)流葉片的內(nèi)側(cè)設(shè)置有缺口，缺口的迎風(fēng)側(cè)設(shè)置有斜切面，環(huán)形擋片上均勻設(shè)置有若干個通孔；加熱板表面設(shè)置有齒形部，加熱板內(nèi)部設(shè)置有加熱絲，齒形部頂面設(shè)置有金屬絲網(wǎng)層，齒形部底部設(shè)置有溫度傳感器。

作為優(yōu)選，所述加熱板內(nèi)部設(shè)置有空腔，空腔底部設(shè)置有隔熱支架，加熱絲安裝在隔熱支架上，加熱絲與空腔的頂部之間設(shè)置有導(dǎo)熱金屬條，導(dǎo)熱金屬條與空腔的接觸面設(shè)置有導(dǎo)流槽，導(dǎo)流槽下方設(shè)置有翅片，空腔的底面設(shè)置有反射層。

作為優(yōu)選，所述接收模塊，用于接收控制模塊發(fā)出的控制信號；

調(diào)制模塊，用于將接收到的控制信號進行處理加載到載波上；

降噪模塊，用于對傳輸信號中的干擾進行過濾；

解調(diào)模塊，用于將已調(diào)信號中恢復(fù)出原信號。

作為優(yōu)選，所述降噪模塊的輸入端通過串聯(lián)的第一電阻、第一電容和第二電容連接至第一運放的正相輸入端，第一電阻和第一電容之間通過第三電容接地，第一電阻和第一電容之間通過第二電阻連接至三極管的基極，三極管的集電極連接至第一電容和第二電容之間，三極管的發(fā)射極通過第三電阻連接至第一運放的輸出端，第一運放的輸出端連接至降噪模塊的輸出端，第一運放的正相輸入端通過第四電阻接地，第一運放的正相輸入通過第五電阻連接至第一運放的輸出端，第一運放的反相輸入端通過第六電阻接地，第一運放的反相輸入端通過第七電阻連接至第一運放的輸出端。

一種上述的瓦斯?jié)舛茸詣訖z測系統(tǒng)的檢測方法，包括以下步驟：

A、在測量元件上涂覆氧化鈀，使用氣體采樣模塊向加熱檢測模塊內(nèi)注入測量氣體樣本，對測量元件進行加熱；

B、控制模塊將同一時間收到的溫度數(shù)據(jù)按照不同檢測位置進行排布，形成三維溫度分布圖；

C、使用三維溫度分布圖得出有效溫度點；有效溫度點的T/L為最大值，T為有效溫度點的溫度，L為有效溫度點與其它溫度點之間的距離之和；

D、使用每個有效溫度點按照時間順序形成溫度時間曲線，通過涂覆有氧化鈀的測量元件上的溫度變化，計算樣品氣體中的瓦斯?jié)舛取?/p>

采用上述技術(shù)方案所帶來的有益效果在于：本發(fā)明通過設(shè)置控制模塊對檢測數(shù)據(jù)進行分析處理，然后通過通訊模塊進行傳輸，提高了對于瓦斯?jié)舛葯z測的精度以及傳輸過程的干擾抑制能力。加熱腔室的結(jié)構(gòu)可以提高氣體在加熱腔室內(nèi)的分散均勻度，加熱板表面的齒形結(jié)構(gòu)可以有效保護催化劑，其內(nèi)部的加熱結(jié)構(gòu)能夠提供高均勻度的熱量傳輸通道，從而提高催化劑與瓦斯發(fā)生催化反應(yīng)時的升溫均勻度。數(shù)據(jù)通訊使用載波通訊的方式，可以降低傳輸數(shù)據(jù)的噪聲，提高傳輸通道的傳輸效率。降噪模塊可以利用其對于噪聲頻率的反饋抑制，起到降噪的作用?？刂颇K通過對于測量元件上氧化鈀發(fā)生催化反應(yīng)時各個測溫點，然后通過對于溫度的優(yōu)化計算，得到一個精確的瓦斯?jié)舛冉Y(jié)果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一個具體實施方式的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明一個具體實施方式中加熱腔室的結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本發(fā)明一個具體實施方式中加熱腔室出風(fēng)口的結(jié)構(gòu)圖。

圖4是本發(fā)明一個具體實施方式中加熱板的結(jié)構(gòu)圖。

圖5是本發(fā)明一個具體實施方式中降噪模塊的結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

本發(fā)明中使用到的標(biāo)準(zhǔn)零件均可以從市場上購買，異形件根據(jù)說明書的和附圖的記載均可以進行訂制，各個零件的具體連接方式均采用現(xiàn)有技術(shù)中成熟的螺栓、鉚釘、焊接、粘貼等常規(guī)手段，在此不再詳述。

參照圖1-5，本發(fā)明一個具體實施方式包括氣體采樣模塊1，用于對檢測環(huán)境中的氣體進行采樣；加熱檢測模塊2，用于對氣體樣本進行加熱檢測，采集測量元件的溫度；控制模塊3，通過對測量元件溫度的計算，計算出瓦斯?jié)舛?；通訊模塊4，根據(jù)控制模塊3的計算結(jié)果進行報警信號的輸出。加熱檢測模塊2包括加熱腔室201，加熱腔室201內(nèi)設(shè)置有兩個加熱板202，加熱腔室201頂部設(shè)置有進氣口204，加熱腔室201底部設(shè)置有出氣口205，進氣口204底部設(shè)置有環(huán)形擋片219，環(huán)形擋片219內(nèi)側(cè)設(shè)置有導(dǎo)流葉片206，導(dǎo)流葉片206與環(huán)形擋片219的軸線夾角為16°，導(dǎo)流葉片206的外側(cè)設(shè)置有副葉片207，副葉片207位于環(huán)形擋片219的下面，導(dǎo)流葉片206的內(nèi)側(cè)設(shè)置有缺口208，缺口208的迎風(fēng)側(cè)設(shè)置有斜切面209，環(huán)形擋片219上均勻設(shè)置有若干個通孔203；加熱板202表面設(shè)置有齒形部210，加熱板202內(nèi)部設(shè)置有加熱絲211，齒形部210頂面設(shè)置有金屬絲網(wǎng)層212，齒形部210底部設(shè)置有溫度傳感器213。加熱板202內(nèi)部設(shè)置有空腔214，空腔214底部設(shè)置有隔熱支架215，加熱絲211安裝在隔熱支架215上，加熱絲211與空腔214的頂部之間設(shè)置有導(dǎo)熱金屬條215，導(dǎo)熱金屬條215與空腔214的接觸面設(shè)置有導(dǎo)流槽216，導(dǎo)流槽216下方設(shè)置有翅片217，空腔214的底面設(shè)置有反射層218。通訊模塊4包括,接收模塊41，用于接收控制模塊3發(fā)出的控制信號；調(diào)制模塊42，用于將接收到的控制信號進行處理加載到載波上；降噪模塊43，用于對傳輸信號中的干擾進行過濾；解調(diào)模塊44，用于將已調(diào)信號中恢復(fù)出原信號。

所述降噪模塊43的輸入端IN通過串聯(lián)的第一電阻R1、第一電容C1和第二電容C2連接至第一運放A1的正相輸入端，第一電阻R1和第一電容C1之間通過第三電容C3接地，第一電阻R1和第一電容C1之間通過第二電阻R2連接至三極管Q的基極，三極管Q的集電極連接至第一電容C1和第二電容C2之間，三極管Q的發(fā)射極通過第三電阻R3連接至第一運放A1的輸出端OUT，第一運放A1的輸出端連接至降噪模塊43的輸出端，第一運放A1的正相輸入端通過第四電阻R4接地，第一運放A1的正相輸入通過第五電阻R5連接至第一運放A1的輸出端，第一運放A1的反相輸入端通過第六電阻R6接地，第一運放A1的反相輸入端通過第七電阻R7連接至第一運放A1的輸出端。

第一電阻R1和第一電容C1之間通過第八電阻R8連接至第二運放A2的正相輸入端，第二運放A2的正相輸入端通過第四電容C4接地，第二運放A2的反相輸入端通過第九電阻R9連接至第二運放A2的輸出端，第二運放A2的反相輸入端通過第十電阻R10連接至第一運放A1的輸出端，第二運放A2的輸出端連接至第一運放A1的反相輸入端。

其中，第一電阻R1為5.5kΩ、第二電阻R2為12 kΩ、第三電阻R3為3.5 kΩ、第四電阻R4為10 kΩ、第五電阻R5為5.5 kΩ、第六電阻R6為8.5 kΩ、第七電阻R7為15 kΩ、第八電阻R8為6.5 kΩ、第九電阻R9為1.5 kΩ、第十電阻R10為7 kΩ。第一電容C1為320μF、第二電容C2為500μF、第三電容C3為450μF、第四電容C4為660μF。

一種上述的瓦斯?jié)舛茸詣訖z測系統(tǒng)的檢測方法，包括以下步驟：

A、在測量元件上涂覆氧化鈀，使用氣體采樣模塊1向加熱檢測模塊2內(nèi)注入測量氣體樣本，對測量元件進行加熱；

B、控制模塊3將同一時間收到的溫度數(shù)據(jù)按照不同檢測位置進行排布，形成三維溫度分布圖；

C、使用三維溫度分布圖得出有效溫度點；有效溫度點的T/L為最大值，T為有效溫度點的溫度，L為有效溫度點與其它溫度點之間的距離之和；

D、使用每個有效溫度點按照時間順序形成溫度時間曲線，通過涂覆有氧化鈀的測量元件上的溫度變化，計算樣品氣體中的瓦斯?jié)舛取?/p>

控制模塊3對溫度時間曲線進行平滑處理，處理后的曲線方程的最高次數(shù)不超過5次。在處理后的曲線上選取若干個曲線段，曲線段的選取標(biāo)準(zhǔn)為：曲線段上各點的切線之間的夾角均小于10°，且曲線段跨越的時長不超過10s。

使用曲線段對溫度值進行加權(quán)平均，得到溫度平均值，使用溫度平均值對瓦斯?jié)舛冗M行計算。溫度的權(quán)重值的計算方法為：

W=k/c*[(T_max-T)-(T-T_min)]²

其中，W為權(quán)重值，k為比例系數(shù)，c為采樣點曲率，T為采樣點溫度，T_max為曲線段最大溫度值，T_min為曲線段最小溫度值。

本發(fā)明可以有效提高燃燒法檢測瓦斯?jié)舛鹊木取?/p>

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。