專利名稱：基于ndir原理的甲烷傳感器裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種傳感器裝置，尤其是一種基于非分散紅外(NDIR)原理的甲烷傳感器裝置。
技術背景 甲烷等有毒有害氣體爆炸事故是煤礦、石化安全生產的主要威脅之一，有毒有害氣體爆炸一直是困擾采礦、石化行業(yè)的重大難題，造成重大傷亡的事故屢有發(fā)生，造成巨大的損失。傳感器使用的環(huán)境會對傳感器造成很大的影響。尤其是某些物質可能會對傳感器造成中毒或降低性能。某些物質可能會分解催化劑并在催化劑表面形成固態(tài)物質，這可能導致傳感器靈敏度降低。高濃度含硅化合物會使傳感器立即損壞。其他的一些物質會被催化劑吸收或形成新的化合物從而抑制催化反應，這種抑制可能是暫時性的，只要將傳感器放在新鮮空氣中一段時間就會自動恢復，比如鹵代烴的影響就是這樣。但無論如何，恢復都不可能是完全的，都會對傳感器的靈敏度造成很大的影響。另一些物質，比如硫化氫，可能會具有上述兩種影響。高濃度會使傳感器立即失效，而較低濃度則對靈敏度有輕微的影響。 顯然現有檢測手段已經無法滿足煤礦、石化等特殊環(huán)境下的使用。
發(fā)明內容本實用新型的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種結構簡單、使用方便、 環(huán)境影響小、適用于煤礦、石化等含硅硫等氧化物檢測甲烷氣體的在線甲烷檢測的基于 NDIR原理的甲烷傳感器裝置。為實現上述目的，本實用新型采用下述技術方案一種基于NDIR原理的甲烷傳感器裝置，包括殼體，殼體前端設有NDIR原理檢測探頭，殼體上設有LED顯示單元，殼體內設有分別與NDIR原理檢測探頭和LED顯示單元相連的數據處理單元。所述數據處理單元包括CPU電路，所述CPU電路上分別通過不同接口連接有紅外信號接收電路、數據存儲電路、聲光報警電路、LED顯示電路、頻率信號輸出電路、電源電路、 485信號輸出電路、l_5mA電路信號輸出電路和串口通訊電路，所述串口通訊電路還與NDIR 原理檢測探頭相連；所述電源電路還分別與NDIR原理檢測探頭、LED顯示電路、頻率信號輸出電路、485信號輸出電路、l-5mA電路信號輸出電路相連。本實用新型中所述的各電路均為現有技術，在此不再贅述。本實用新型前端NDIR原理檢測探頭檢測到周圍環(huán)境里甲烷濃度后，通過串口通訊電路將濃度信號傳遞給CPU電路，CPU電路將數字信號通過制定的通訊協議公式將濃度計算出來后，通過與存儲在數據存儲電路里面的高低濃度報警限值進行比較，如果超過上限值，將通過聲光報警電路進行現場報警，如果不超過上限值，將濃度信號通過l-5mA電路信號輸出電路、485信號輸出電路、頻率信號輸出電路中的一種傳輸到上位分站。本實用新型采用NDIR檢測探頭具有在線自動校正零點功能，自動故障檢測功能，可實現免維護，為企業(yè)提供了高效穩(wěn)定的檢測手段。與現有技術相比，本實用新型的有益效果體現在以下方面1)前端傳感器檢測頭信號輸出為數字信號，與后段CPU數字通信方式可消除模擬電路信號漂移、元器件電路復雜設計等方面的缺點，更加有效的顯示實際探頭檢測數據。2)可在無氧環(huán)境中工作。測量易燃易爆氣體時氧氣濃度是一個必須注意的問題。 催化式傳感器要求至少8-10%的氧氣才能進行準確測量。而在100%可燃氣濃度下，這種儀器的讀數將是0%V0L。因此在測量規(guī)程中，要求在測量易燃易爆氣體的％V0L之前必須首先測量氧氣濃度。這也是為什么要求在密閉空間測量中必須同時測量氧氣和LEL的原因。如果在完全無氧的情況下測量LEL值很容易得到錯誤的結果。而紅外式傳感器由于測量無需氧氣參與，測量結果與氧氣含量無關。3)測量范圍大(量程可任意擴展)，不存在受高濃度瓦斯氣體沖擊損壞的現象。對于催化式傳感器，易燃易爆傳感器的精確度還會受到高濃度易燃氣體混合物的影響，對于測量橋的過分加熱會加速催化劑的蒸發(fā)，這會使傳感器的靈敏度部分或全部降低。過熱還會燒毀測量電橋。而且，暴露于氧氣不足時的更高濃度的易燃易爆氣體之中，則會導致炭黑在燒結表面的沉積，而炭黑的積聚會導致傳感器爆裂而損壞電路。而紅外式傳感器是基于氣體對光的吸收作用，測量時無需加熱，也不會產生熱量，可以測量0-100%V0L的易燃易爆氣體濃度，濃度的高低對于測量元件和過程沒有任何影響。4)不存在中毒問題，使用壽命長。對于催化式傳感器，傳感器使用的環(huán)境會對傳感器造成很大的影響。尤其是某些物質可能會對傳感器造成中毒或降低性能。某些物質可能會分解催化劑并在催化劑表面形成固態(tài)物質，這可能導致傳感器靈敏度降低。高濃度含硅化合物會使傳感器立即損壞。其他的一些物質會被催化劑吸收或形成新的化合物從而抑制催化反應，這種抑制可能是暫時性的，只要將傳感器放在新鮮空氣中一段時間就會自動恢復，比如鹵代烴的影響就是這樣。但無論如何，恢復都不可能是完全的，都會對傳感器的靈敏度造成很大的影響。另一些物質，比如硫化氫，可能會具有上述兩種影響。高濃度會使傳感器立即失效，而較低濃度則對靈敏度有輕微的影響。而對于紅外式傳感器，沒有化學反應元件存在，不存在元件的中毒問題，因而使用壽命長。5)測量快速準確，對氣體種類有很高的選擇性，受其它氣體的干擾小，紅外式傳感器，測量是一種物理過程，測量速度快。由于不同氣體的具有的特征譜線不一樣，光源的發(fā)射譜只有在與氣體吸收譜重疊的時候才產生吸收，因而具有高度的選擇特性。6)測量工作穩(wěn)定，校準周期長，維護工作量小。如上所述，對于催化式傳感器，易受到高濃度瓦斯和硫化物的侵蝕，使用一段時間后，零點產生漂移，靈敏度下降，因此每隔一段時間(一周左右)就要用標準氣體進行零點和靈敏度的校正。由于紅外式傳感器不存在中毒問題和高濃度瓦斯沖擊問題，工作非常穩(wěn)定，零點和靈敏度的校正周期長，一般只需數月或半年進行一次校正。
圖1是本實用新型電路原理圖。
具體實施方式
[0019]
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。如圖1所示，一種基于NDIR原理的甲烷傳感器裝置，包括殼體，殼體前端設有NDIR 原理檢測探頭，殼體上設有LED顯示單元，殼體內設有分別與NDIR原理檢測探頭和LED顯示單元相連的數據處理單元。所述數據處理單元包括CPU電路，所述CPU電路上分別通過不同接口連接有紅外信號接收電路、數據存儲電路、聲光報警電路、LED顯示電路、頻率信號輸出電路、電源電路、 485信號輸出電路、l_5mA電路信號輸出電路和串口通訊電路，所述串口通訊電路還與NDIR 原理檢測探頭相連；所述電源電路還分別與NDIR原理檢測探頭、LED顯示電路、頻率信號輸出電路、485信號輸出電路、l-5mA電路信號輸出電路相連。
本實用新型前端NDIR原理檢測探頭檢測到周圍環(huán)境里甲烷濃度后，通過串口通訊電路將濃度信號傳遞給CPU電路，CPU電路將數字信號通過制定的通訊協議公式將濃度計算出來后，通過與存儲在數據存儲電路里面的高低濃度報警限值進行比較，如果超過上限值，將通過聲光報警電路進行現場報警，如果不超過上限值，將濃度信號通過l-5mA電路信號輸出電路、485信號輸出電路、頻率信號輸出電路中的一種傳輸到上位分站。
權利要求1.一種基于NWR原理的甲烷傳感器裝置，其特征在于包括殼體，殼體前端設有NWR 原理檢測探頭，殼體上設有LED顯示單元，殼體內設有分別與NWR原理檢測探頭和LED顯示單元相連的數據處理單元。
2.根據權利要求1所述的基于NWR原理的甲烷傳感器裝置，其特征在于所述數據處理單元包括CPU電路，所述CPU電路上分別通過不同接口連接有紅外信號接收電路、數據存儲電路、聲光報警電路、LED顯示電路、頻率信號輸出電路、電源電路、485信號輸出電路、 l-5mA電路信號輸出電路和串口通訊電路，所述串口通訊電路還與NWR原理檢測探頭相連；所述電源電路還分別與NWR原理檢測探頭、LED顯示電路、頻率信號輸出電路、485信號輸出電路、l_5mA電路信號輸出電路相連。
專利摘要本實用新型涉及一種基于NDIR原理的甲烷傳感器裝置，包括殼體，殼體前端設有NDIR原理檢測探頭，殼體上設有LED顯示單元，殼體內設有分別與NDIR原理檢測探頭和LED顯示單元相連的數據處理單元。本實用新型更加有效的顯示實際探頭檢測數據?？稍跓o氧環(huán)境中工作。測量范圍大，不存在受高濃度瓦斯氣體沖擊損壞的現象。不存在中毒問題，使用壽命長。測量快速準確，對氣體種類有很高的選擇性，受其它氣體的干擾??；測量工作穩(wěn)定，校準周期長，維護工作量小。本實用新型采用NDIR檢測探頭具有在線自動校正零點功能，自動故障檢測功能，可實現免維護，為企業(yè)提供了高效穩(wěn)定的檢測手段。
文檔編號G01N21/35GK202041463SQ20112014834
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月11日 優(yōu)先權日2011年5月11日
發(fā)明者劉建翔, 莊汝科, 李小偉, 王明月, 王知學 申請人:山東省科學院自動化研究所