專利名稱：光纖型一氧化碳檢測報警器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可用于易燃爆場合一氧化碳檢測的光纖型一氧化碳檢測報警器。
對于氣體中一氧化碳含量的檢測主要有電化法、光學(xué)法、電氣法等，電化法缺點(diǎn)是起氣敏作用的電解液壽命短，溫度補(bǔ)償也比較困難，光學(xué)法的缺點(diǎn)是所用氣敏元件及裝置較復(fù)雜，對使用要求高而且價格昂貴，氣敏法所用的氣敏元件主要有半導(dǎo)體和接觸燃燒式兩類，它們的主要缺點(diǎn)是工作時都必須使元件加溫，工作溫度達(dá)200℃以上，容易損壞，對被測氣體的分辨率較差，容易受其他氣體成分干擾，現(xiàn)有技術(shù)的一氧化碳檢測報警器最大缺點(diǎn)是要進(jìn)行電信號的檢測與傳輸，由于在防爆要求很嚴(yán)的礦井或一些易燃易爆場合，電信號引入會引起爆炸，因此上述方法所用的一氧化碳檢測報警器在使用上受到限制。
本實(shí)用新型的目的克服現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)，提供一種不用電信號檢測和傳輸?shù)墓饫w型一氧化碳檢測報警器。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣來實(shí)現(xiàn)的，它包括由一氧化碳檢測傳感器、光纖傳輸部分及電子報警線路，一氧化碳檢測傳感器包括透光容器中放有硫酸鈀－－硅鉬酸銨溶液構(gòu)成的濕式氣敏元件和側(cè)面設(shè)置測光透鏡的支架構(gòu)成的光學(xué)傳感組件；濕式氣敏元件放在支架內(nèi)，測光透鏡與入射光纖、出射光線耦合；濕式氣敏元件與一氧化碳接觸產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)引起色差而產(chǎn)生的光變化信號經(jīng)測光透鏡、出射光纖傳輸?shù)桨ü怆娮儞Q的電子報警線路。
本實(shí)用新型光的檢測方法可為透射式和反射式兩種，因而濕式氣敏元件的容器有兩種，對于透射式，容器與測光透鏡鄰接兩側(cè)而為透光材料所造成，可由玻璃或透明塑料，對反射式，這一容器，一個側(cè)而仍為透光，而另一側(cè)面則復(fù)蓋有反射膜，可鍍反射率高的金屬薄膜，并且出射光纖和入射光纖可用一根光纖即用單光纖傳輸經(jīng)Y型光纖耦合器把變化光信號送至電子報警線路。
本實(shí)用新型方案中設(shè)置的光學(xué)傳感組件的支架為一凹形支架，同一軸線透鏡位于支架兩邊，透鏡可用棒透鏡成球面透鏡，透鏡分別與入射光線和出射光線耦合，這一光電傳感組件可用現(xiàn)場安裝，調(diào)換濕式氣敏元件，設(shè)有防塵隔光擋板，當(dāng)濕式氣敏元件中一定濃度配比的硫酸鈀一硅鉬酸銨溶液與一氧化碳?xì)怏w接觸反應(yīng)后，產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，引起色差變化，使得單一波長下的光透過率發(fā)生變化，從而完成了氣體一光之間的轉(zhuǎn)換，對于不同濃度的一氧化碳?xì)怏w含量對應(yīng)不同的透過率，并且為理想的直線，一氧化碳檢測傳感器檢測出同一氧化碳含量相關(guān)的光變化信號經(jīng)光纖傳輸送至電子報警線路能顯示報警幾個PPm－幾萬PPm的一氧化碳含量。
本實(shí)用新型實(shí)施例結(jié)合附圖作詳細(xì)描述。


圖1為透射式光纖型一氧化碳檢測報警器結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為濕式氣敏元件結(jié)構(gòu)原理圖；圖3為光學(xué)傳感組件結(jié)構(gòu)主視圖；圖4為光學(xué)傳感組件結(jié)構(gòu)俯視圖；圖5為反射式光纖型一氧化碳檢測報警器結(jié)構(gòu)原理圖。
圖6為電子報警線路原理圖。
由圖1所示，本實(shí)用新型由三部分組成，包括由濕式氣敏元件1和側(cè)而設(shè)置測光透鏡2的支架3構(gòu)成的光學(xué)傳感組件所組合的氧化碳檢測傳感器，由入射光纖4、出射光纖6組成的光纖傳輸部分及電子報警線路5。由圖2所示，濕式氣敏元件容器是由7－11五個面組成的小盒，上部敞開，在小盒內(nèi)放入預(yù)先配制好的硫酸鈀一硅鉬酸銨溶液12，7、10為透光而，要求采用透光好的材料，8、9、11分別為前面、后面及底面，當(dāng)出射光線傳輸方式改用反射方式時，則在側(cè)面7外側(cè)鍍有反射率高的金屬膜式其他材料。為避免溶液外溢容器上部敞開處亦可復(fù)蓋具有透氣性好的材料，由圖3和圖4所示，光學(xué)傳感組件是一種將光信號通過光纖、透鏡進(jìn)行檢測的光學(xué)機(jī)械結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型采用1／4節(jié)距的自聚焦棒透鏡對光纖入射光進(jìn)行集束，用棒透鏡連接成的光程距離具有體積小，易制作，光損耗小等優(yōu)點(diǎn)，處于同一軸線的棒透鏡2位于凹形支架3兩邊并分別與入射光纖4、出射光纖6耦合，支架3通過螺釘17安裝在底座16上，為了考慮濕式氣敏元件的安裝位置，支架亦可旋轉(zhuǎn)90°安裝在底座16上，濕式氣敏元件的一側(cè)設(shè)置固定擋板18，盒蓋14與底座16相配合，盒蓋上均布圓孔，盒蓋14下設(shè)置一塊防塵板15，板上亦均勻開有與盒蓋上互相錯位的圓孔，防塵板下還設(shè)置有絲網(wǎng)式隔塵安全罩13，它可由金屬或其他材料制成的絲網(wǎng)，這樣達(dá)到擋光防塵目的，由于濕式氣敏元件處于光電傳感組件的凹形支架內(nèi)，現(xiàn)場空氣中一氧化碳?xì)怏w通過盒蓋及防塵板的圓孔與氣敏元件的預(yù)先配制好的硫酸鈀－硅鉬酸銨溶液接觸產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)使溶液色差變化，從而使由電子報警線路中(如圖6所示)光源經(jīng)入射纖4傳輸?shù)綒饷粼?nèi)的光發(fā)生變化，這一變化的光信號經(jīng)出射光纖6傳送到電子報警線路進(jìn)行顯示報警。
電子報警線路中設(shè)置有一個發(fā)光二極管LED，由它發(fā)出紅外光經(jīng)入射光纖送到一氧化碳檢測傳感器中，傳感器中產(chǎn)生的同一氧化碳含量有關(guān)的光信號變化由出射光纖傳輸經(jīng)光連接器由光敏三極管BG1接收，經(jīng)光變換后的電信號經(jīng)運(yùn)放A1放大到比較器A2與設(shè)定信號比較，當(dāng)現(xiàn)場空氣中的一氧化碳含量達(dá)到一定值時，即傳感器光信號變化，使經(jīng)A1放大的信號到達(dá)一定值時，A2輸出低電位，觸發(fā)11、12組成雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，使報警指示燈光殼，與此同時，使13、14組成的音頻振蕩器工作，并由喇叭Y發(fā)出音頻報警聲，放大器工作點(diǎn)可由電位器W1調(diào)節(jié)，K為報警復(fù)位開關(guān)，由開濕式氣敏元件對一氧化碳含量反應(yīng)不可逆性，為此，每次經(jīng)過放大后必須置，否則信號將疊加造成干擾，因而電路中需要時間控制器進(jìn)行定時置零，這些可由微機(jī)實(shí)現(xiàn)，需要編制軟件，增加成本及工作量，本實(shí)用新型通過簡單電路實(shí)現(xiàn)，由光敏三極管BG1、電位器W1、電阻R2－R4運(yùn)放A1連接成光電變換及信號放大電路；由電位器W2、電容C4、C5模擬開關(guān)19電阻R13、R14與非門，15反相器16、17及運(yùn)放A3連接組成時間控制制電路，由R5、R6、R7電容C1比較器A2及模擬開關(guān)18連接成置零、取樣，比較電路，由17輸出電平信號對18、19組成的模擬開關(guān)進(jìn)行控制，17輸出高電平時，電路為置零狀態(tài)，即此時模擬開關(guān)處于閉合狀態(tài)，因此A1信號經(jīng)R5送置A2與C1上電位經(jīng)R6相比較，兩者為同電位，A2輸出低電平，當(dāng)17輸出為低電平時，電路為取樣狀態(tài)，即18處于開啟狀態(tài)，由于C1作用保持原電位，當(dāng)A1輸出大于原置零時電位并超過設(shè)定電壓后，A2輸出為高電平，取樣、置零的時間長短由W2、W3分別調(diào)節(jié)，LED3為取樣、置零狀態(tài)顯示。
實(shí)施例2由圖5所示，采用反射方式傳輸光變化信號時，采用單光纖傳輸，即出入射光纖為同一根光纖，濕式氣敏元件的側(cè)面7復(fù)蓋一層反射膜19，空氣中一氧化碳含量與氣敏溶液反應(yīng)引起入射光變化經(jīng)反射膜反射經(jīng)光纖傳輸至光連接器20、Y型光纖耦合器21，為光敏三極管BG1接收。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1、對一氧化碳檢測、信號傳輸均不用電信號，不會產(chǎn)生電火花、屬本質(zhì)安全防爆，可直接用于煤礦、冶金、化工等需要對一氧化碳檢測報警的場合。
2、采用硫酸鈀一硅鉬酸銨溶液作為一氧化碳?xì)饷羧芤?，抗其他氣體干擾能力強(qiáng)，而且壽命長，不用溫度補(bǔ)償。
3、本實(shí)用新型所用氣敏元件及光學(xué)傳感組件結(jié)構(gòu)簡單，而且只要改變氣敏溶液成分，就可以對其他氣體進(jìn)行檢測如HS、NO、NO2、CH4、CO2、O2、H2等，可擴(kuò)大應(yīng)用范圍。
4、解決氣敏溶液反應(yīng)不可逆性采用由硬件組成的置零、采樣、時間控制電路，線路簡單成本低。
權(quán)利要求1.一種由一氧化碳檢測傳感器、信號傳輸線及電子報警線路組成的光纖型一氧化碳檢測報警器，其特征在于，一氧化碳檢測傳感器包括透光容器中放有硫酸把一硅鉬酸銨溶液構(gòu)成的濕式氣敏元件1和側(cè)面設(shè)置測光透鏡(2)的支架3構(gòu)成的光學(xué)傳感組件；濕式氣敏元件放在支架(3)內(nèi)，測光透鏡(2)與入射光纖(4)、出射光纖(6)耦合；濕式氣敏元件與一氧化碳接觸產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)引起色而產(chǎn)生的光變化信號經(jīng)測光透鏡，出射光線傳輸?shù)桨ü怆娮儞Q的電子報警線路(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖型一氧化碳檢測報警器，濕式氣敏元件的容器與測光透鏡相鄰接的兩側(cè)面為透光材制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖型一氧化碳檢測報警器，其特征在于，濕式氣敏元件的容器一側(cè)面(7)復(fù)蓋一層反射膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖型一氧化碳檢測報警器，其特征在于，光學(xué)傳感組件的支架(3)為一凹形支架，同一軸線的棒透鏡(2)位于這支架兩邊，并分別和入射光纖(4)、出射光纖(6)耦合，支架(3)安裝在底座(16)上，支架一邊裝一氣敏元件固定檔板(18)，盒蓋(14)與底座(16)相配，盒蓋上均布圓孔，盒蓋下設(shè)置防塵板(15)，此板上開有與盒蓋上圓孔相互錯位的圓孔，防塵板(15)下還設(shè)置有絲網(wǎng)式隔塵安全罩(13)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖型一氧化碳檢測報警器，其特征在于，出射光纖和入射光纖可為一根光纖，與其耦合的為一個測光透鏡，入射光與出射光的分離通過一光纖耦合器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖型一氧化碳檢測報警器，其特征在于，在電子報警電路中設(shè)置由光敏三極管(BG1)、電位器(W1)、電阻(R2－R4)，運(yùn)放(A1)連接而成的光電變換放大電路，由電位器(W2)、電容(C4)、(C5)模擬開關(guān)(19)、電阻(R13)、(R14)與非門15、反相器16、17及運(yùn)放A3連接組成的時間控制電路以及由(R5)、(R6)、(R7)、電容(C1)、比較器(A2)、模擬開關(guān)(18)連接成顯零、取樣、比較電路。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種可用于易燃易爆場合的光纖型一氧化碳檢測報警器，它包括一氧化碳檢測傳感器，光纖傳輸部分及電子報警線路，傳感器包括在透光容器中放有硫酸鈀—硅鉬酸銨溶液的濕式氣敏元件和光學(xué)傳感組件，本實(shí)用新型采用的信號檢測和傳輸均不用電，因此屬本質(zhì)安全防爆，可直接用于煤礦、冶金、化工等需要對一氧化碳含量進(jìn)行實(shí)時檢測報警的場合，報警器結(jié)構(gòu)簡單，成本低具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
文檔編號G01N21/78GK2124473SQ9221565
公開日1992年12月9日 申請日期1992年6月5日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月5日
發(fā)明者周震榆, 周鼎國 申請人:機(jī)械電子工業(yè)部第二十三研究所