一種雷射甲烷濃度傳感器的製造方法
2023-12-02 16:48:01 2
一種雷射甲烷濃度傳感器的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種雷射甲烷濃度傳感器，包括豎直設置的殼體、傳感頭、顯示器、發光報警器、發聲報警器、主控制板以及電源，所述傳感頭固定在殼體的下端，發光報警器固定在殼體的上端，顯示器、發聲報警器、主控制板以及電源均安裝於殼體內部；所述傳感頭、顯示器、發光報警器、發聲報警器分別與主控制板相連，並且能夠在甲烷濃度超過設定值時控制發光報警器和發聲報警器同時進行報警提示；所述電源為傳感頭、顯示器、發光報警器、發聲報警器以及主控制板供電。本實用新型測量範圍寬、精度高、工作穩定性好、不受水汽及其他氣體影響、使用壽命長、響應時間快等突出優點。
【專利說明】一種雷射甲烷濃度傳感器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種甲烷檢測裝置，尤其涉及一種雷射甲烷濃度傳感器。
【背景技術】
[0002]我國煤礦事故頻發，其中絕大多數煤礦事故都是由瓦斯爆炸所引起的。因此實施瓦斯監測是降低煤礦安全事故的有效手段，如何準確、快速的檢測煤礦瓦斯濃度成為了煤礦安全監控的關鍵。
[0003]目前，國內瓦斯(甲烷)濃度傳感器主要採用催化和熱導原理製造，也有部分採用紅外原理製造。但上述原理的甲烷傳感器都存在著各種缺點:催化原理的測量範圍窄(O?4%)、穩定性差、易水汽及受其他氣體幹擾、壽命短等缺；熱導原理存在測量精度低、穩定性差、易水汽及受其他氣體幹擾、壽命短等特點；紅外原理受水汽影響更非常嚴重。如何解決甲烷傳感器測量範圍窄、穩定性差、易受水汽幹擾成為瓦斯監測急需解決的問題。
[0004]此外，傳統的檢測裝置在雷射甲烷濃度的檢測過程中易被測氣體的溫度、壓力會對測量產生影響，特別是在煤礦抽放管道監測中，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重，因此導致目前的檢測裝置檢測結果偏差較大，不能在溫度、壓力變化大的環境的使用。
實用新型內容
[0005]針對現有技術存在的上述不足，本實用新型的目的就在於提供一種雷射甲烷濃度傳感器，能有效解決現有甲烷檢測裝置不能進行溫度和壓力補償，檢測精度低、穩定性差、壽命短，適應性差等問題。
[0006]為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案是這樣的:一種雷射甲烷濃度傳感器，其特徵在於:包括豎直設置的殼體、傳感頭、顯示器、發光報警器、發聲報警器、主控制板以及電源，所述傳感頭設置在殼體的下端，發光報警器設置在殼體的上端，顯示器、發聲報警器、主控制板以及電源均安裝於殼體內部；其中，在殼體的側壁上開設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於該顯示窗口內，且該顯示器通過一壓板壓緊固定在殼體上；所述發聲報警器通過一支架固定在殼體的側壁上，在殼體側壁與發聲報警器相對應處開設有若干通孔；在殼體的上部還設有一提手；
[0007]所述傳感頭、顯示器、發光報警器、發聲報警器分別與主控制板相連，並且能夠在甲烷濃度超過設定值時控制發光報警器和發聲報警器同時進行報警提示；
[0008]所述電源為傳感頭、顯示器、發光報警器、發聲報警器以及主控制板供電。
[0009]進一步地，所述主控制板包括主板CPU、傳感頭信號輸入埠、聲光報警電路、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埠、聲光報警電路、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埠與傳感頭相連，聲光報警電路同時與發光報警器和發聲報警器相連，顯示輸出電路與顯示器相連，所述紅外接收電路用於接收紅外遙控板發射的參數設置及標校操作信號，信號輸出電路用於輸出甲烷濃度值信號。
[0010]進一步地，所述傳感頭包括氣室以及安裝在氣室內的雷射器和光電探測器，所述氣室具有進氣口，所述雷射器和光電探測器錯位設置，在雷射器和光電探測器之間設置有數塊反光鏡，雷射器發出的雷射經反光鏡數次反射後能夠送至光電探測器；在氣室內還設有一壓力傳感器和溫度傳感器。通過增加雷射的光程，能夠更好地對雷射的衰減進行監測，從而提聞檢測精度。
[0011]進一步地，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、信號轉換電路、驅動電路以及信號輸出埠 ；光電探測器、壓力傳感器和溫度傳感器經信號轉換電路後與傳感頭CPU相連，傳感頭CPU經一驅動電路後與雷射器相連；傳感頭CPU經信號輸出埠後通過數據線與主控制板的傳感頭信號輸入埠相連。將光電探測器、壓力傳感器和溫度傳感器轉換處理後送至主板CPU，從而減少主板CPU的工作，能夠降低主板CPU的響應時間，增加整個傳感器的靈敏度；同時，通過傳感頭CPU直接控制雷射器，進一步減少響應時間，從而提高雷射器工作的穩定性。
[0012]進一步地，在提手的一側設有一固定板。用於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]進一步地，在顯示器與殼體之間以及發聲報警器與殼體之間均設有密封墊圈，所述顯示窗口和通孔分別位於兩密封墊圈內。從而能夠對整個傳感器進行密封，能有效防止進水、進塵等，從而提高使用的穩定性，並延長使用壽命。
[0014]進一步地，所述發聲報警器採用蜂鳴器。結構簡單，警示效果更好。
[0015]與現有技術相比，本實用新型具有如下優點:
[0016]1.採用雷射器作為光源，測量範圍寬、響應時間快、精度高；
[0017]2.整體結構穩定性好，從而使整個裝置不受水汽及其他氣體影響、工作穩定性好、使用壽命長。
[0018]3.在傳感頭內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境進行監測，並將工作環境的壓力和溫度參數進行採集，從而能夠使整個裝置在監測過程中進行溫度和壓力的補償修正，從而進一步提高檢測精度，並提高整個裝置的適應性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的主視圖；
[0020]圖2為本實用新型縱向剖開後的示意圖；
[0021]圖3為本實用新型中主控制板的電路原理框圖；
[0022]圖4為傳感頭的結構示意圖；
[0023]圖5為傳感頭電路板的電路原理框圖。
[0024]圖中:1—殼體,2—傳感頭，21—氣室,22—雷射器，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，4一發光報警器，5—發聲報警器，6—主控制板，7—壓板，8—通孔，9一提手，10—固定板。
【具體實施方式】
[0025]下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。[0026]實施例:參見圖1、圖2，一種雷射甲烷濃度傳感器，包括豎直設置的殼體1、傳感頭
2、顯示器3、發光報警器4、發聲報警器5、主控制板6以及電源。所述傳感頭2設置在殼體I的下端，發光報警器4設置在殼體I的上端，從而更便於監控裝置四周的人觀測，以更好地提高警示效果。顯示器3、發聲報警器5、主控制板6以及電源均安裝於殼體I內部；其中，在殼體I的側壁上開設有與顯示器3的顯示屏相匹配的顯示窗口，所述顯示器3的顯示屏卡接於該顯示窗口內，且該顯示器3通過一壓板7壓緊固定在殼體I上。所述發聲報警器5通過一支架固定在殼體I的側壁上，在殼體I側壁與發聲報警器5相對應處開設有若干通孔8 ;所述發聲報警器5採用蜂鳴器。在顯示器3與殼體I之間以及發聲報警器5與殼體I之間均設有密封墊圈，所述顯示窗口和通孔8分別位於兩密封墊圈內；從而使裝置整體的密封效果更好，以更好地進行防水和防塵，進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的上部還設有一提手9 ;在提手9的一側設有一固定板10 ;用於固定電源輸入和信號輸出的纜線，使用時，將線纜置於該固定板與提手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、發光報警器4、發聲報警器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後，控制顯示器3進行甲烷濃度顯示，並且在甲烷濃度超過設定值時控制發光報警器4和發聲報警器5同時進行報警提示。
[0028]所述電源為傳感頭2、顯示器3、發光報警器4、發聲報警器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內的雷射器22和光電探測器23，所述氣室21具有進氣口，在氣室21的進氣口設置有過濾網，通過該過濾網能夠將空氣中的粉塵濾除，從而減少粉塵對甲烷檢測的影響。所述雷射器22和光電探測器23錯位設置，在雷射器22和光電探測器23之間設置有數塊反光鏡24，雷射器22發出的雷射經反光鏡24數次反射後能夠送至光電探測器23 ;通過增加數塊反光鏡24，從而使雷射與氣體的接觸面增加，即增加雷射在氣室21中的光程，從而提高氣體檢測的靈敏度。在氣室21內還設有一壓力傳感器25和溫度傳感器26，用於檢測氣室21內的溫度和壓力，從而便於主板CPU進行修整補償，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、信號轉換電路、驅動電路以及信號輸出埠 ；光電探測器23、壓力傳感器25和溫度傳感器26經信號轉換電路與傳感頭CPU相連，傳感頭CPU經一驅動電路與雷射器22相連；並且，傳感頭CPU經信號輸出埠後通過數據線與主控制板6的傳感頭2信號輸入埠相連。通過將檢測到的雷射衰減數據以及氣室21的實時溫度和氣壓參數傳送至主板CPU，以便於主板CPU對檢測結果進行修正補償，從而進一步提高檢測數據的精確度。所述傳感頭2集雷射檢測、溫度檢測和壓力檢測功能於一體，提供主板CPU進行處理分析所需的雷射衰減數據、溫度數據和壓力數據；從而進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信號輸入埠、聲光報警電路、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據存儲電路，所述傳感頭2數據輸入埠、聲光報警電路、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據存儲電路均與主板CPU相連。其中，所述傳感頭2信號輸入埠與傳感頭2相連，將接受到的信號傳遞給主板CPU ;聲光報警控制電路同時與發光報警器4和發聲報警器5相連，顯示輸出電路與顯示器3相連，從而通過發光報警器4以及發聲報警器5進行報警，並通過顯示器3進行實時狀態顯示。所述紅外接收電路用於接收紅外遙控板發射的參數設置及標校操作信號，信號輸出電路用於輸出甲烷濃度值標準信號(200?1000Hz頻率信號或4?20mA電流信號或RS485信號)。具體實施時，主控制板6還包括數據存儲電路，通過數據存儲電路實時進行數據存儲，以便於隨時調取數據。
[0032]最後需要說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制技術方案，本領域的普通技術人員應當理解，那些對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和範圍，均應涵蓋在本實用新型的權利要求範圍當中。
【權利要求】
1.一種雷射甲烷濃度傳感器，其特徵在於:包括豎直設置的殼體、傳感頭、顯示器、發光報警器、發聲報警器、主控制板以及電源，所述傳感頭固定在殼體的下端，發光報警器固定在殼體的上端，顯不器、發聲報警器、主控制板以及電源均安裝於殼體內部；其中，在殼體的側壁上開設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於該顯示窗口內，且該顯示器通過一壓板壓緊固定在殼體上；所述發聲報警器通過一支架固定在殼體的側壁上，在殼體側壁與發聲報警器相對應處開設有若干通孔；在殼體的上部還設有一提手; 所述傳感頭、顯示器、發光報警器、發聲報警器分別與主控制板相連，並且能夠在甲烷濃度超過設定值時控制發光報警器和發聲報警器同時進行報警提示； 所述電源為傳感頭、顯示器、發光報警器、發聲報警器以及主控制板供電。
2.根據權利要求1所述的一種雷射甲烷濃度傳感器，其特徵在於:所述主控制板包括主板CPU、傳感頭信號輸入埠、聲光報警電路、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埠、聲光報警電路、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埠與傳感頭相連，聲光報警電路同時與發光報警器和發聲報警器相連，顯示輸出電路與顯示器相連，所述紅外接收電路用於接收紅外遙控板發射的參數設置及標校操作信號，信號輸出電路用於輸出甲烷濃度值信號。
3.根據權利要求1所述的一種雷射甲烷濃度傳感器，其特徵在於:所述傳感頭包括氣室以及安裝在氣室內的雷射器和光電探測器，所述氣室具有進氣口，所述雷射器和光電探測器錯位設置，在雷射器和光電探測器之間設置有數塊反光鏡，雷射器發出的雷射經反光鏡數次反射後能夠送至光電探測器；在氣室內還設有一壓力傳感器和溫度傳感器。
4.根據權利要求3所述的一種雷射甲烷濃度傳感器，其特徵在於: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、信號轉換電路、驅動電路以及信號輸出埠 ；光電探測器、壓力傳感器和溫度傳感器經信號轉換電路後與傳感頭CPU相連，傳感頭CPU經一驅動電路後與雷射器相連；同時，傳感頭CPU經信號輸出埠後通過數據線與主控制板的傳感頭信號輸入埠相連。
5.根據權利要求1所述的一種雷射甲烷濃度傳感器，其特徵在於:在提手的一側設有一固定板。
6.根據權利要求1所述的一種雷射甲烷濃度傳感器，其特徵在於:在顯示器與殼體之間以及發聲報警器與殼體之間均設有密封墊圈，所述顯示窗口和通孔分別位於兩密封墊圈內。
7.根據權利要求1所述的一種雷射甲烷濃度傳感器，其特徵在於:所述發聲報警器採用蜂鳴器。
【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 優先權日:2013年12月31日
【發明者】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