基於壓電微懸臂梁的腕式煤礦瓦斯濃度超限報警儀的製作方法

2023-12-01 21:26:26 1

本發明涉及一種瓦斯濃度報警儀，具體為基於壓電微懸臂梁的腕式煤礦瓦斯濃度超限報警儀。

背景技術：

煤炭是我國一次能源的主體。長期以來，煤炭工業為國家經濟建設和社會發展做出了重要貢獻。但是在煤炭開採過程中會產生瓦斯，煤礦瓦斯是從煤和圍巖中逸出的甲烷、二氧化碳和氮等組成的混合氣體，而瓦斯是煤礦生產中的有害因素，它不僅汙染空氣，並會在空氣中的瓦斯含量為5％～16％時，遇火會引起爆炸，而礦井一旦發生瓦斯爆炸，就會造成一系列極其嚴重的危害。據統計，煤礦開採中導致死亡人數10人以上的重大事故中，由煤礦瓦斯引起的佔70％以上。

傳統的煤礦瓦斯監測技術主要有兩種，其一是由專職的安全檢查員攜帶手持式瓦斯探測儀定期下井檢測，但是這種手持式瓦斯探測儀體積大，價格高，無法達到下井人員每人攜帶一個。其二是裝備有線的瓦斯監測系統，但是這種防範措施受有線的限制，不可能達到任意點布置，與採礦進度的實時推進及礦井下複雜的地形及環境變化不相適應。

綜上所述，為了提高煤礦生產安全的靈活性與可靠性，急需一種無線、靈巧、可攜式的瓦斯濃度報警儀，讓所有下井人員便於佩戴並可以隨時查看井下瓦斯濃度。

技術實現要素：

為了克服現有技術中存在的缺陷，本發明提供了基於壓電微懸臂梁的腕式煤礦瓦斯濃度超限報警儀，對井下瓦斯濃度進行實時監測，解決了傳統礦井瓦斯監測所存在的缺陷。

為了達到上述目的，本發明所採取的技術方案為：

基於壓電微懸臂梁的腕式煤礦瓦斯濃度超限報警儀，其原理電路由(1)壓電微懸臂梁、(2)信號調整電路、(3)微型單片機、(4)觸摸式led顯示屏、(5)微型振動電機、(6)zigbee發射模塊和(7)高能鋰電池構成。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

1.壓電微懸臂梁是一種集體積小、成本低、靈敏度高、結構簡單以及易於集成等眾多優點於一身的微型器件。目前它廣泛應用於化學、生物和環境監測等眾多領域。當壓電微懸臂梁表面吸收了被測瓦斯氣體後，微懸臂梁質量增加了，將引起諧振頻率的降低，壓電式微懸臂梁測得的頻率信號經信號調整電路，傳輸給微型單片機，經微型單片機處理後在需要的時候傳送給觸摸式led顯示屏、微型振動電機和zigbee發射模塊。當環境瓦斯濃度高於設定值(設定值可以人為設定)時，啟動微型振動電機不斷振動以提示佩戴人，且觸摸式led顯示屏亮屏顯示瓦斯濃度，同時zigbee發射模塊發射瓦斯濃度數據。若瓦斯濃度低於設定值，則觸摸式led顯示屏不亮屏，微型振動電機不振動，zigbee發射模塊也不發射瓦斯濃度數據。

2.對儀器所處環境瓦斯濃度進行實時不間斷採樣，在人為觸摸led顯示屏時亦能亮屏顯示瓦斯濃度。

3.靈巧、便攜、經濟，可實現下井人員人人佩戴一個腕式煤礦瓦斯濃度超限報警儀。

附圖說明

圖1是本發明基於壓電微懸臂梁的腕式煤礦瓦斯濃度超限報警儀的原理圖。

圖2是本發明基於壓電微懸臂梁的腕式煤礦瓦斯濃度超限報警儀的結構圖。

具體實施方式

為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合圖1圖2，進一步闡述本發明。

具體實施方式如下：

如圖1所示，本發明基於壓電微懸臂梁的腕式煤礦瓦斯濃度超限報警儀的原理電路，由(1)壓電式微懸臂梁、(2)信號調整電路、(3)微型單片機、(4)觸摸式led顯示屏、(5)微型振動電機、(6)zigbee發射模塊和(7)高能鋰電池構成，壓電微懸臂梁(1)測得的瓦斯濃度信號經信號調整電路(2)處理後，傳輸給微型單片機(3)，經微型單片機(3)處理後，在需要時傳送給觸摸式led顯示屏(4)、啟動微型振動電機(5)和經zigbee發射模塊(6)發射數據。

如圖2所示,本發明基於壓電微懸臂梁的腕式煤礦瓦斯濃度超限報警儀的結構部分由進氣孔(9)、led顯示屏(8)、觸摸按鈕(10)、硬體放置盒(13)、腕帶(14)、腕帶孔(11)、腕帶扣(12)組成。瓦斯由進氣孔(9)進入接觸壓電微懸臂梁(1)。硬體放置盒(13)中是圖1所示的各模塊電路。

當瓦斯濃度高於設定值(設定值可以人為設定)時，微型振動電機(5)不斷振動以提示佩戴人且觸摸式led顯示屏(4)就會亮屏顯示其所處環境的瓦斯濃度，同時zigbee發射模塊(6)發射瓦斯濃度數據。當瓦斯濃度低於設定值時，觸摸式led顯示屏(4)不亮屏、微型振動電機(5)不振動，且zigbee發射模塊(6)也不發射數據。觸摸式led顯示屏(4)在人為觸摸觸摸按鈕(10)時亦能亮屏顯示當前環境下的瓦斯濃度。

其中(1)壓電微懸臂梁、(2)信號調整電路、(3)微型單片機、(4)觸摸式led顯示屏、(5)zigbee發射模塊和(6)微型振動電機均由(7)高能鋰電池供電，以保證儀器具備較強的續航能力。

本發明基於壓電微懸臂梁的腕式煤礦瓦斯濃度超限報警儀，在煤礦生產安全中可以起到很好的警示作用，在煤礦瓦斯濃度達到設定值時，腕式煤礦瓦斯濃度超限報警儀立刻亮屏振動發出預警信號，以便及時採取應對措施，這將極大的減少煤礦瓦斯安全事故。

以上實施例只是對本發明的具體實施方式進行描述，並非對本發明的範圍進行限定，任何不脫離本發明的工作原理，在此發明基礎上進行的更改變形，應均落入本發明權利要求書確定的保護範圍。