防爆數字式氣壓計的製作方法
2023-07-30 09:33:51 3
專利名稱:防爆數字式氣壓計的製作方法
本發明屬於礦業，是一種測量礦井通風阻力用的儀器，適用於有瓦斯爆炸危險的煤礦，也適用於其他地下礦山。
礦井通風阻力的測量，主要是對礦井內不同點之間的壓差進行測量。傳統的測量方法是用各種皮托管一壓差計進行。已知的氣壓計，有的以液體作為氣壓敏感元件，有的用真空膜盒作為敏感元件(即無液氣壓計)，基本上都採用機械傳動顯示系統。它們的共同點是機械加工要求高，測量精度往往不能滿足實際需要。據報導，近幾年國內外已研製出用真空膜盒作為氣壓敏感元件，並以電訊號輸出的氣壓計。如蘇聯M-75型通風用自記式微壓計，中國WB-1型精密氣壓計等，基本上克服了前述儀器的缺點。但是，必須指出這種類型的氣壓計不具備防爆性能，不能用於有瓦斯爆炸危險的煤礦。本發明在技術上解決了將數字式無液氣壓計應用於有瓦斯爆炸危險的煤礦通風阻力測量的防爆安全問題，並使氣壓計既可測量礦井大氣壓力，又能測出瞬時壓差值。
圖1為本發明的氣壓計工作原理框圖。圖2為該氣壓計電氣原理圖。
本發明的氣壓計由電源，穩壓器，穩幅交流電壓發生器、靜壓傳感器、第一級和第二級放大器、氣壓調節器、顯示系統組成。兩塊7F93疊層電池經穩壓器輸出±5.2伏電壓作為其它電路的工作電壓。由穩幅交流電壓發生器供給靜壓傳感器的差動變壓器以頻率為400赫、振幅約為3伏的正弦波交流電壓。靜壓傳感器由真空壓力膜盒、差動變壓器以及整流電路組成。壓力膜盒將感受的氣壓P變化而產生的微小位移帶動差動變壓器鐵芯上下移動，使該變壓器付邊繞組產生與壓力P變化成正比的電訊號，經整流後輸出電壓Us。Us＝Ks·P，式中Ks為傳感器靈敏度。Us經第一級運算放大器IC5放大為電壓U1與氣壓調節器輸出的直流電壓U0進行比較，再經第二級運算放大器IC6放大為電壓U2後，由顯示器以毫米水柱為單位顯示出被測氣壓與參考氣壓的差值;U1也可直接由第二級運算放大器IC6放大後，由顯示器以毫巴為單位顯示瞬時氣壓值。氣壓調節器的電壓U0直接由穩壓器取得，從而提高了氣壓計的穩定。顯示器是一個由集成電路14433等組成31/2位數字電壓表。
本發明的要點在於，藉助密封防潮措施，電路設計採用了安全火花型防爆結構。兩塊7F93疊層電池的最大電壓為23伏，正常工作電流小於50毫安。為限制在故障狀態下的最大短路電流，電路中串入20歐姆的限流電阻，使實際最大短路電流小於750毫安。同時，採用具有溫度超載保護、過電流及短路保護的穩壓器。電路設計選用低功耗、低電壓的元器件，使各電路參數在正常和故障狀態下均符合安全火花型防爆設備的要求、其中儲能元件電容值不大於47微法，兩端電壓小於11伏，電感元件(變壓器BT1BT2)換算成空心電感後的等效電感量小於0.45亨，流經它的電流小於20毫安。為防止電晶體BG4或BG5發生極間短路而使流過兩個變壓器的電流劇增，在電晶體一變壓器迴路中串接一個六反相器IC11。當發生極間短路後，IC11即處於截止狀態，實際流經電晶體一變壓器迴路的電流為2毫安。
按本發明的設計方案，儀器技術性能如下。
壓差測量範圍0～±400毫米水柱，分辨力為0.1毫米水柱;
大氣壓測量範圍950～1050毫巴，分辨力為0.1毫巴;
平均誤差及均方差氣壓差為0～250毫米水柱時，平均誤差小於±0.3～±3.0毫米水柱;大氣壓力變化在100毫巴範圍內，修正後的平均誤差小於±0.5毫巴;
適用的溫度範圍-10℃～+50℃;
適用的溼度範圍不大於98%。
與同類儀器相比，本發明的優點是具有安全火花防爆性能，結構合理，平均誤差和均方差較小而分辨力較高，靈敏度和測量精度較高，讀數直觀、迅速、準確，攜帶方便，操作簡單。儀器裝在木製密封防潮機箱內。
本發明於1984年10月29日由冶金部組織技術鑑定。
權利要求
1.一種用於快速、準確測量礦井通風的防爆數字式無液氣壓計。結構包括電源、穩壓器、穩幅交流電壓發生器、靜壓傳感器、放大器、氣壓調節器，以及數字顯示系統。其特徵在於，儀器的電路設計採用了安全火花防爆結構。電路中串入20歐姆限流電阻，使故障狀態下最大短路電流小於750毫安。採用有溫度超載保護、過流及短路保護的穩壓器。它既可測量礦井大氣壓力，又能測出礦井內不同點的氣壓差值。
2.按權項1的氣壓計，其特徵在於，按安全火花防爆要求選定電路參數和元器件。電源最大電壓為23伏，正常工作電流＜50毫安;儲能元件電容≤47微法，兩端電壓＜12伏;變壓器等效電感＜0.45享，電流＜20毫安。
3.按權項1的氣壓計，其特徵在於，在電晶體-變壓器迴路中，串接一個可保證電晶體發生極間短路時電流不大於2毫安的六反相器。
4.按權項1，氣壓計的特徵還在於，在電路中有一供測量壓差用的氣壓調節器，該氣壓調節器的電壓直接由穩壓器取得。
專利摘要
一種礦用防爆數字式無液氣壓計，由電源、穩壓器、穩幅交流電壓發生器、靜壓傳感器、放大器、氣壓調節器以及顯示系統組成。儀器有一密封防潮機箱，電路設計採用安全火花防爆結構。為限制電池短路電流，串接一個20歐姆限流電阻。在變壓器迴路中，串有六反相器以防電晶體極間短路時流過變壓器的電流劇增。儀器不僅可測量礦井大氣壓力，還能測出礦井內不同點的壓力差值。壓差測量範圍為0～±400毫米水柱，分辨力為0.1毫米水柱。大氣壓力測量範圍為950～1050毫巴，分辨力為0.1毫巴。
文檔編號G01L9/10GK85103195SQ85103195
公開日1986年7月9日 申請日期1985年4月25日
發明者王月芳, 張建漢 申請人:冶金工業部安全技術研究所導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan