一種激光甲烷濃度傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種激光甲烷濃度傳感器，包括豎直設(shè)置的殼體、傳感頭、顯示器、發(fā)光報(bào)警器、發(fā)聲報(bào)警器、主控制板以及電源，所述傳感頭固定在殼體的下端，發(fā)光報(bào)警器固定在殼體的上端，顯示器、發(fā)聲報(bào)警器、主控制板以及電源均安裝于殼體內(nèi)部；所述傳感頭、顯示器、發(fā)光報(bào)警器、發(fā)聲報(bào)警器分別與主控制板相連，并且能夠在甲烷濃度超過設(shè)定值時(shí)控制發(fā)光報(bào)警器和發(fā)聲報(bào)警器同時(shí)進(jìn)行報(bào)警提示；所述電源為傳感頭、顯示器、發(fā)光報(bào)警器、發(fā)聲報(bào)警器以及主控制板供電。本實(shí)用新型測量范圍寬、精度高、工作穩(wěn)定性好、不受水汽及其他氣體影響、使用壽命長、響應(yīng)時(shí)間快等突出優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種激光甲烷濃度傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種甲烷檢測裝置，尤其涉及一種激光甲烷濃度傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]我國煤礦事故頻發(fā)，其中絕大多數(shù)煤礦事故都是由瓦斯爆炸所引起的。因此實(shí)施瓦斯監(jiān)測是降低煤礦安全事故的有效手段，如何準(zhǔn)確、快速的檢測煤礦瓦斯?jié)舛瘸蔀榱嗣旱V安全監(jiān)控的關(guān)鍵。
[0003]目前，國內(nèi)瓦斯(甲烷)濃度傳感器主要采用催化和熱導(dǎo)原理制造，也有部分采用紅外原理制造。但上述原理的甲烷傳感器都存在著各種缺點(diǎn):催化原理的測量范圍窄(O?4%)、穩(wěn)定性差、易水汽及受其他氣體干擾、壽命短等缺；熱導(dǎo)原理存在測量精度低、穩(wěn)定性差、易水汽及受其他氣體干擾、壽命短等特點(diǎn)；紅外原理受水汽影響更非常嚴(yán)重。如何解決甲烷傳感器測量范圍窄、穩(wěn)定性差、易受水汽干擾成為瓦斯監(jiān)測急需解決的問題。
[0004]此外，傳統(tǒng)的檢測裝置在激光甲烷濃度的檢測過程中易被測氣體的溫度、壓力會對測量產(chǎn)生影響，特別是在煤礦抽放管道監(jiān)測中，被測氣體的溫度和壓力變化很大，溫度和壓力對測量精度影響嚴(yán)重，因此導(dǎo)致目前的檢測裝置檢測結(jié)果偏差較大，不能在溫度、壓力變化大的環(huán)境的使用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實(shí)用新型的目的就在于提供一種激光甲烷濃度傳感器，能有效解決現(xiàn)有甲烷檢測裝置不能進(jìn)行溫度和壓力補(bǔ)償，檢測精度低、穩(wěn)定性差、壽命短，適應(yīng)性差等問題。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是這樣的:一種激光甲烷濃度傳感器，其特征在于:包括豎直設(shè)置的殼體、傳感頭、顯示器、發(fā)光報(bào)警器、發(fā)聲報(bào)警器、主控制板以及電源，所述傳感頭設(shè)置在殼體的下端，發(fā)光報(bào)警器設(shè)置在殼體的上端，顯示器、發(fā)聲報(bào)警器、主控制板以及電源均安裝于殼體內(nèi)部；其中，在殼體的側(cè)壁上開設(shè)有與顯示器的顯示屏相匹配的顯示窗口，所述顯示器的顯示屏卡接于該顯示窗口內(nèi)，且該顯示器通過一壓板壓緊固定在殼體上；所述發(fā)聲報(bào)警器通過一支架固定在殼體的側(cè)壁上，在殼體側(cè)壁與發(fā)聲報(bào)警器相對應(yīng)處開設(shè)有若干通孔；在殼體的上部還設(shè)有一提手；
[0007]所述傳感頭、顯示器、發(fā)光報(bào)警器、發(fā)聲報(bào)警器分別與主控制板相連，并且能夠在甲烷濃度超過設(shè)定值時(shí)控制發(fā)光報(bào)警器和發(fā)聲報(bào)警器同時(shí)進(jìn)行報(bào)警提示；
[0008]所述電源為傳感頭、顯示器、發(fā)光報(bào)警器、發(fā)聲報(bào)警器以及主控制板供電。
[0009]進(jìn)一步地，所述主控制板包括主板CPU、傳感頭信號輸入端口、聲光報(bào)警電路、顯示輸出電路、紅外接收電路、信號輸出電路以及看門狗電路，所述傳感頭信號輸入端口、聲光報(bào)警電路、顯示輸出電路、紅外接收電路、信號輸出電路以及看門狗電路均與主板CPU相連；其中傳感頭信號輸入端口與傳感頭相連，聲光報(bào)警電路同時(shí)與發(fā)光報(bào)警器和發(fā)聲報(bào)警器相連，顯示輸出電路與顯示器相連，所述紅外接收電路用于接收紅外遙控板發(fā)射的參數(shù)設(shè)置及標(biāo)校操作信號，信號輸出電路用于輸出甲烷濃度值信號。
[0010]進(jìn)一步地，所述傳感頭包括氣室以及安裝在氣室內(nèi)的激光器和光電探測器，所述氣室具有進(jìn)氣口，所述激光器和光電探測器錯(cuò)位設(shè)置，在激光器和光電探測器之間設(shè)置有數(shù)塊反光鏡，激光器發(fā)出的激光經(jīng)反光鏡數(shù)次反射后能夠送至光電探測器；在氣室內(nèi)還設(shè)有一壓力傳感器和溫度傳感器。通過增加激光的光程，能夠更好地對激光的衰減進(jìn)行監(jiān)測，從而提聞檢測精度。
[0011]進(jìn)一步地，所述傳感頭具有一傳感頭電路板，該傳感頭電路板包括傳感頭CPU、信號轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動(dòng)電路以及信號輸出端口 ；光電探測器、壓力傳感器和溫度傳感器經(jīng)信號轉(zhuǎn)換電路后與傳感頭CPU相連，傳感頭CPU經(jīng)一驅(qū)動(dòng)電路后與激光器相連；傳感頭CPU經(jīng)信號輸出端口后通過數(shù)據(jù)線與主控制板的傳感頭信號輸入端口相連。將光電探測器、壓力傳感器和溫度傳感器轉(zhuǎn)換處理后送至主板CPU，從而減少主板CPU的工作，能夠降低主板CPU的響應(yīng)時(shí)間，增加整個(gè)傳感器的靈敏度；同時(shí)，通過傳感頭CPU直接控制激光器，進(jìn)一步減少響應(yīng)時(shí)間，從而提高激光器工作的穩(wěn)定性。
[0012]進(jìn)一步地，在提手的一側(cè)設(shè)有一固定板。用于固定電源輸入和信號輸出的芯電纜線，從而避免線纜散亂，影響使用。
[0013]進(jìn)一步地，在顯示器與殼體之間以及發(fā)聲報(bào)警器與殼體之間均設(shè)有密封墊圈，所述顯示窗口和通孔分別位于兩密封墊圈內(nèi)。從而能夠?qū)φ麄€(gè)傳感器進(jìn)行密封，能有效防止進(jìn)水、進(jìn)塵等，從而提高使用的穩(wěn)定性，并延長使用壽命。
[0014]進(jìn)一步地，所述發(fā)聲報(bào)警器采用蜂鳴器。結(jié)構(gòu)簡單，警示效果更好。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0016]1.采用激光器作為光源，測量范圍寬、響應(yīng)時(shí)間快、精度高；
[0017]2.整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，從而使整個(gè)裝置不受水汽及其他氣體影響、工作穩(wěn)定性好、使用壽命長。
[0018]3.在傳感頭內(nèi)增加溫度傳感器和壓力傳感器，從而能有效對傳感頭的工作環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，并將工作環(huán)境的壓力和溫度參數(shù)進(jìn)行采集，從而能夠使整個(gè)裝置在監(jiān)測過程中進(jìn)行溫度和壓力的補(bǔ)償修正，從而進(jìn)一步提高檢測精度，并提高整個(gè)裝置的適應(yīng)性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型的主視圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型縱向剖開后的示意圖；
[0021]圖3為本實(shí)用新型中主控制板的電路原理框圖；
[0022]圖4為傳感頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5為傳感頭電路板的電路原理框圖。
[0024]圖中:1—?dú)んw,2—傳感頭，21—?dú)馐?22—激光器，23—光電探測器，24—反光鏡，25—壓力傳感器，26—溫度傳感器，3—顯示器，4一發(fā)光報(bào)警器，5—發(fā)聲報(bào)警器，6—主控制板，7—壓板，8—通孔，9一提手，10—固定板。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。[0026]實(shí)施例:參見圖1、圖2，一種激光甲烷濃度傳感器，包括豎直設(shè)置的殼體1、傳感頭
2、顯示器3、發(fā)光報(bào)警器4、發(fā)聲報(bào)警器5、主控制板6以及電源。所述傳感頭2設(shè)置在殼體I的下端，發(fā)光報(bào)警器4設(shè)置在殼體I的上端，從而更便于監(jiān)控裝置四周的人觀測，以更好地提高警示效果。顯示器3、發(fā)聲報(bào)警器5、主控制板6以及電源均安裝于殼體I內(nèi)部；其中，在殼體I的側(cè)壁上開設(shè)有與顯示器3的顯示屏相匹配的顯示窗口，所述顯示器3的顯示屏卡接于該顯示窗口內(nèi)，且該顯示器3通過一壓板7壓緊固定在殼體I上。所述發(fā)聲報(bào)警器5通過一支架固定在殼體I的側(cè)壁上，在殼體I側(cè)壁與發(fā)聲報(bào)警器5相對應(yīng)處開設(shè)有若干通孔8 ;所述發(fā)聲報(bào)警器5采用蜂鳴器。在顯示器3與殼體I之間以及發(fā)聲報(bào)警器5與殼體I之間均設(shè)有密封墊圈，所述顯示窗口和通孔8分別位于兩密封墊圈內(nèi)；從而使裝置整體的密封效果更好，以更好地進(jìn)行防水和防塵，進(jìn)而有效地提高甲烷檢測的精度和裝置的使用壽命。在殼體I的上部還設(shè)有一提手9 ;在提手9的一側(cè)設(shè)有一固定板10 ;用于固定電源輸入和信號輸出的纜線，使用時(shí)，將線纜置于該固定板與提手9之間，從而避免線纜散舌L影響使用。
[0027]所述傳感頭2、顯示器3、發(fā)光報(bào)警器4、發(fā)聲報(bào)警器5分別與主控制板6相連，主控制板6將傳感頭2傳遞的信號處理得到甲烷濃度值后，控制顯示器3進(jìn)行甲烷濃度顯示，并且在甲烷濃度超過設(shè)定值時(shí)控制發(fā)光報(bào)警器4和發(fā)聲報(bào)警器5同時(shí)進(jìn)行報(bào)警提示。
[0028]所述電源為傳感頭2、顯示器3、發(fā)光報(bào)警器4、發(fā)聲報(bào)警器5以及主控制板6供電。
[0029]參加圖4、圖5，所述傳感頭2包括氣室21以及安裝在氣室21內(nèi)的激光器22和光電探測器23，所述氣室21具有進(jìn)氣口，在氣室21的進(jìn)氣口設(shè)置有過濾網(wǎng)，通過該過濾網(wǎng)能夠?qū)⒖諝庵械姆蹓m濾除，從而減少粉塵對甲烷檢測的影響。所述激光器22和光電探測器23錯(cuò)位設(shè)置，在激光器22和光電探測器23之間設(shè)置有數(shù)塊反光鏡24，激光器22發(fā)出的激光經(jīng)反光鏡24數(shù)次反射后能夠送至光電探測器23 ;通過增加數(shù)塊反光鏡24，從而使激光與氣體的接觸面增加，即增加激光在氣室21中的光程，從而提高氣體檢測的靈敏度。在氣室21內(nèi)還設(shè)有一壓力傳感器25和溫度傳感器26，用于檢測氣室21內(nèi)的溫度和壓力，從而便于主板CPU進(jìn)行修整補(bǔ)償，以提高檢測的精確度。
[0030]所述傳感頭2具有一傳感頭2電路板，該傳感頭2電路板包括傳感頭CPU、信號轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動(dòng)電路以及信號輸出端口 ；光電探測器23、壓力傳感器25和溫度傳感器26經(jīng)信號轉(zhuǎn)換電路與傳感頭CPU相連，傳感頭CPU經(jīng)一驅(qū)動(dòng)電路與激光器22相連；并且，傳感頭CPU經(jīng)信號輸出端口后通過數(shù)據(jù)線與主控制板6的傳感頭2信號輸入端口相連。通過將檢測到的激光衰減數(shù)據(jù)以及氣室21的實(shí)時(shí)溫度和氣壓參數(shù)傳送至主板CPU，以便于主板CPU對檢測結(jié)果進(jìn)行修正補(bǔ)償，從而進(jìn)一步提高檢測數(shù)據(jù)的精確度。所述傳感頭2集激光檢測、溫度檢測和壓力檢測功能于一體，提供主板CPU進(jìn)行處理分析所需的激光衰減數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)和壓力數(shù)據(jù)；從而進(jìn)一步提高甲烷檢測精確度。
[0031]參見圖3,所述主控制板6包括主板CPU、傳感頭2信號輸入端口、聲光報(bào)警電路、顯示輸出電路、紅外接收電路、信號輸出電路以及看門狗電路和數(shù)據(jù)存儲電路，所述傳感頭2數(shù)據(jù)輸入端口、聲光報(bào)警電路、顯示輸出電路、紅外接收電路、信號輸出電路以及看門狗電路和數(shù)據(jù)存儲電路均與主板CPU相連。其中，所述傳感頭2信號輸入端口與傳感頭2相連，將接受到的信號傳遞給主板CPU ;聲光報(bào)警控制電路同時(shí)與發(fā)光報(bào)警器4和發(fā)聲報(bào)警器5相連，顯示輸出電路與顯示器3相連，從而通過發(fā)光報(bào)警器4以及發(fā)聲報(bào)警器5進(jìn)行報(bào)警，并通過顯示器3進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示。所述紅外接收電路用于接收紅外遙控板發(fā)射的參數(shù)設(shè)置及標(biāo)校操作信號，信號輸出電路用于輸出甲烷濃度值標(biāo)準(zhǔn)信號(200?1000Hz頻率信號或4?20mA電流信號或RS485信號)。具體實(shí)施時(shí)，主控制板6還包括數(shù)據(jù)存儲電路，通過數(shù)據(jù)存儲電路實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，以便于隨時(shí)調(diào)取數(shù)據(jù)。
[0032]最后需要說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，那些對本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種激光甲烷濃度傳感器，其特征在于:包括豎直設(shè)置的殼體、傳感頭、顯示器、發(fā)光報(bào)警器、發(fā)聲報(bào)警器、主控制板以及電源，所述傳感頭固定在殼體的下端，發(fā)光報(bào)警器固定在殼體的上端，顯不器、發(fā)聲報(bào)警器、主控制板以及電源均安裝于殼體內(nèi)部；其中，在殼體的側(cè)壁上開設(shè)有與顯示器的顯示屏相匹配的顯示窗口，所述顯示器的顯示屏卡接于該顯示窗口內(nèi)，且該顯示器通過一壓板壓緊固定在殼體上；所述發(fā)聲報(bào)警器通過一支架固定在殼體的側(cè)壁上，在殼體側(cè)壁與發(fā)聲報(bào)警器相對應(yīng)處開設(shè)有若干通孔；在殼體的上部還設(shè)有一提手; 所述傳感頭、顯示器、發(fā)光報(bào)警器、發(fā)聲報(bào)警器分別與主控制板相連，并且能夠在甲烷濃度超過設(shè)定值時(shí)控制發(fā)光報(bào)警器和發(fā)聲報(bào)警器同時(shí)進(jìn)行報(bào)警提示； 所述電源為傳感頭、顯示器、發(fā)光報(bào)警器、發(fā)聲報(bào)警器以及主控制板供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光甲烷濃度傳感器，其特征在于:所述主控制板包括主板CPU、傳感頭信號輸入端口、聲光報(bào)警電路、顯輸出電路、紅外接收電路、信號輸出電路以及看門狗電路，所述傳感頭信號輸入端口、聲光報(bào)警電路、顯示輸出電路、紅外接收電路、信號輸出電路以及看門狗電路均與主板CPU相連；其中，所述傳感頭信號輸入端口與傳感頭相連，聲光報(bào)警電路同時(shí)與發(fā)光報(bào)警器和發(fā)聲報(bào)警器相連，顯示輸出電路與顯示器相連，所述紅外接收電路用于接收紅外遙控板發(fā)射的參數(shù)設(shè)置及標(biāo)校操作信號，信號輸出電路用于輸出甲烷濃度值信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光甲烷濃度傳感器，其特征在于:所述傳感頭包括氣室以及安裝在氣室內(nèi)的激光器和光電探測器，所述氣室具有進(jìn)氣口，所述激光器和光電探測器錯(cuò)位設(shè)置，在激光器和光電探測器之間設(shè)置有數(shù)塊反光鏡，激光器發(fā)出的激光經(jīng)反光鏡數(shù)次反射后能夠送至光電探測器；在氣室內(nèi)還設(shè)有一壓力傳感器和溫度傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種激光甲烷濃度傳感器，其特征在于:所述傳感頭具有一傳感頭電路板，該傳感頭電路板包括傳感頭CPU、信號轉(zhuǎn)換電路、驅(qū)動(dòng)電路以及信號輸出端口 ；光電探測器、壓力傳感器和溫度傳感器經(jīng)信號轉(zhuǎn)換電路后與傳感頭CPU相連，傳感頭CPU經(jīng)一驅(qū)動(dòng)電路后與激光器相連；同時(shí)，傳感頭CPU經(jīng)信號輸出端口后通過數(shù)據(jù)線與主控制板的傳感頭信號輸入端口相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光甲烷濃度傳感器，其特征在于:在提手的一側(cè)設(shè)有一固定板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光甲烷濃度傳感器，其特征在于:在顯示器與殼體之間以及發(fā)聲報(bào)警器與殼體之間均設(shè)有密封墊圈，所述顯示窗口和通孔分別位于兩密封墊圈內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種激光甲烷濃度傳感器，其特征在于:所述發(fā)聲報(bào)警器采用蜂鳴器。
【文檔編號】G08B21/16GK203616851SQ201320886640
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】全太鋒, 李煒, 陳兵, 熊禮勇 申請人:重慶梅安森科技股份有限公司