本申請涉及配電柜領域，尤其涉及一種帶有氣體檢測功能的配電柜。

背景技術：

目前，配電柜應用范圍非常廣泛，是各類型企事業(yè)單位及大型辦公場所供電的基礎設施，使用量非常巨大。

由于使用環(huán)境的復雜化，當配電柜的工作環(huán)境中存在危險氣體時，尤其是窒息性的CO₂氣體時，其對操作使用人員的安全存在較大的隱患。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種帶有氣體檢測功能的配電柜，以解決上述提出問題。

本發(fā)明的實施例中提供了一種帶有氣體檢測功能的配電柜，包括電磁鎖、配電柜門、溫度檢測器、配電柜體、渦流風機和CO₂氣體傳感器，所述配電柜體上安裝有配電柜門，配電柜門關閉時與配電柜體接觸位置安裝有電磁鎖和微碰開關，電磁鎖安裝在配電柜門內(nèi)側并與微處理器連接，微碰開關固定在配電柜體上與微處理器連接，微處理器安裝在配電柜體頂部，配電柜體頂部安裝有密碼輸入鍵盤，配電柜體底部安裝有渦流風機，配電柜體內(nèi)壁安裝有溫度檢測器和CO₂氣體傳感器，配電柜體頂部安裝有散熱條孔，配電柜體頂部設置有儀盤表和聲光報警器。

本發(fā)明的實施例提供的技術方案可以包括以下有益效果：

本發(fā)明在配電柜體內(nèi)部設有CO₂氣體傳感器，其對CO₂氣體的檢測靈敏度高，當環(huán)境中含有過量的CO₂，該CO₂氣體傳感器能夠及時、準確的檢測，并且耐水性好，使用壽命長，從而解決了上述提出問題。

本申請附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本申請的實踐了解到。應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節(jié)描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本申請。

附圖說明

利用附圖對本發(fā)明作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本發(fā)明的任何限制，對于本領域的普通技術人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。

圖1是本發(fā)明配電柜的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明所述CO₂氣體傳感器的結構示意圖。

具體實施方式

這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本發(fā)明相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本發(fā)明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

現(xiàn)代電子信息技術的三大支柱是傳感器技術、通訊技術和計算機技術，其中，傳感器是信息獲取與交換的核心。氣體傳感器是傳感器領域的一個重要分支，其可以感受外界氣氛信息并按一定的規(guī)律轉換為可測信號；現(xiàn)代社會人們接觸不同氣體的機會越來越多，因此有必要對其氣體成分進行分析、檢測及報警等，因此，氣體傳感器在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、家庭安全、環(huán)境監(jiān)測、能源、醫(yī)療等領域具有非常重要的作用。

二氧化碳是一種常見的無機化合物，常溫下無色無味，可溶于水，密度比空氣大。

在自然界中，二氧化碳含量豐富，為大氣組成的一部分，二氧化碳可以通過多種途徑產(chǎn)生，比如，有機物在分解、發(fā)酵、腐爛等過程中，會伴隨產(chǎn)生二氧化碳；在石油、石蠟、煤炭、天然氣等燃料的燃燒過程中，會產(chǎn)生大量二氧化碳；所有動物在呼吸過程中，都要吸氧產(chǎn)生二氧化碳；所有綠色植物都吸收二氧化碳釋放氧氣；另外，工業(yè)的生產(chǎn)，城市運轉，交通等都離不開排放二氧化碳。由于二氧化碳是一種窒息性氣體，其濃度超過一定范圍，會引起人們的中毒，此外，在農(nóng)業(yè)中，二氧化碳濃度對于作物的生長起到重要的作用，二氧化碳氣體同時是溫室氣體的主要成分。因此，對于二氧化碳的監(jiān)測與報警顯得異常重要。

NASICON(Na⁺Superionic Conductor)材料的化學式為Na₃Zr₂Si₂PO₁₂，是NaZr₂P₃O₁₂-Na₄Zr₂Si₃O₁₂固溶系統(tǒng)中的一種，NASICON化合物的結構是由ZrO₆八面體與PO₄或SiO₄四面體共同形成的骨架結構，八面體與四面體構成骨架后，形成三維的骨架間隙，這些間隙構成通道，Na⁺離子位于骨架間隙之間，因而能沿這些間隙所構成的三維通道各向同性的傳導，具有較高的離子傳導效率，屬于高溫陽離子固體電解質，一般被稱為鈉離子快速導體；目前，NASICON材料在染料電池、化學離子敏感電極、電化學傳感器等領域具有廣泛的應用，尤其在傳感器領域，以其為固體電解質制備的SO₂、CO₂、NO_X等固體電化學式傳感器是一種具有很好應用前景的器件形式。

本申請的實施例涉及一種帶有氣體檢測功能的配電柜，如圖1所示，一種帶有氣體檢測功能的配電柜，包括電磁鎖1、配電柜門2、溫度檢測器3、配電柜體4、渦流風機5和CO₂氣體傳感器6，所述配電柜體4上安裝有配電柜門2，配電柜門2關閉時與配電柜體4接觸位置安裝有電磁鎖1和微碰開關7，電磁鎖1安裝在配電柜門2內(nèi)側并與微處理器連接，微碰開關7固定在配電柜體4上與微處理器連接，微處理器安裝在配電柜體4頂部，配電柜體4頂部安裝有密碼輸入鍵盤8，配電柜體4底部安裝有渦流風機5，配電柜體4內(nèi)壁安裝有溫度檢測器3和CO₂氣體傳感器6，配電柜體4頂部安裝有散熱條孔，配電柜體4頂部設置有儀盤表9和聲光報警器11，所述密碼輸入鍵盤8與微處理器連接，所述溫度檢測器3、CO₂氣體傳感器6及渦流風機5均與微處理器連接；所述儀盤表9和聲光報警器11均與微處理器連接。

本發(fā)明在配電柜體內(nèi)部設有CO₂氣體傳感器，其對CO₂氣體的檢測靈敏度高，當環(huán)境中含有過量的CO₂，該CO₂氣體傳感器能夠及時、準確的檢測，并且耐水性好，使用壽命長。

優(yōu)選地，如圖2，所述CO₂氣體傳感器為管式加熱型固體電解質式CO₂氣體傳感器；具體的，該CO₂氣體傳感器以Al₂O₃陶瓷管10為襯底，表面設有NASICON固體電解質層60，在Al₂O₃陶瓷管10的一端，NASICON固體電解質層60之上設有Au膜30、Pt電極40，在Al₂O₃陶瓷管10的另一端，NASICON固體電解質層60之上設有Au膜30、Pt電極40和敏感電極50，Al₂O₃陶瓷管10中間有50Ω的加熱線圈20穿過作為加熱器。

本申請中，所述CO₂氣體傳感器采用固體電解質形式，由于固體電解質中離子導電性在高溫下較佳，因此，在Al₂O₃陶瓷管的中間設有加熱線圈，此外，在Al₂O₃陶瓷管表面，依次設有Au膜、Pt電極及敏感電極，利用在CO₂環(huán)境中Pt電極與敏感電極的電勢差測定CO₂的含量，Au膜具有較高的導電性，能夠提高CO₂的靈敏度，進而，使得本申請的配電柜對CO₂的靈敏性較高。

優(yōu)選地，所述NASICON固體電解質采用高溫固相法制備，高溫燒結溫度為1050℃，NASICON固體電解質的平均顆粒粒徑為30nm。

本申請中，采用高溫固相法制備的NASICON材料做傳感器的固體電解質，所制備的該NASICON材料粉末疏松，易于壓制成型，制作過程簡單實用，有利于在配電柜體上的安裝。

優(yōu)選地，所述敏感電極50為復合碳酸鹽，具體為摩爾比4:3:1的Li₂CO₃-BaCO₃-NaHCO₃復合碳酸鹽，且，所述復合碳酸鹽中添加有Ni納米粉末、玻璃粉，含量分別為7.5％、9％；所述Ni納米粉末的粒徑為10nm。

本申請中，敏感電極為復合碳酸鹽，其中，Li₂CO₃表現(xiàn)良好的吸濕性，提高了傳感器的耐水性，NaHCO₃在高溫燒結過程中一部分會分解釋放出氣體，該氣體沖破敏感電極材料，產(chǎn)生造孔效果，有利于敏感電極表面積的提高，增加了器件的靈敏度。

進一步的優(yōu)選地，所述CO₂氣體傳感的制備步驟如下：

步驟一，制備NASICON固體電解質

選取Na₃PO₄·12H₂O，ZrSiO₄，SiO₂按照化學計量比混合，充分研磨10h，得到混合物，然后將研磨好的混合物置于陶瓷方船中，放入高溫電阻爐內(nèi)，按照5℃/min的速率升溫到800℃，保溫2h，然后快速(14℃/min)升溫到1050℃，保溫20h，再勻速降溫(8℃/min)到500℃，最后自然降溫到室溫；將以上經(jīng)過高溫燒結的混合物從爐中取出，研磨成超細粉體，即得NASICON固體電解質。

步驟二，制備CO₂氣體傳感器

a)選取Al₂O₃陶瓷管10，清洗后晾干，陶瓷管規(guī)格為管長10mm，管壁厚0.5mm，外徑為1.5mm；

b)將步驟一中得到的NASICON固體電解質加入去離子水，研磨成漿糊狀，然后使用旋涂法均勻的涂覆在Al2O3陶瓷管10表面，

c)將Al₂O₃陶瓷管10放入電阻爐中，在600℃燒結1.5h；

d)重復步驟b、c兩次，然后將Al₂O₃陶瓷管在900℃下高溫燒結8h，形成厚度為0.5mm的NASICON固體電解質層60；

e)然后在Al₂O₃陶瓷管10的兩端制備一層Au膜30，厚度為500μm，在Au膜30表面引出Pt電極40，燒結溫度為500℃；

f)在Al₂O₃陶瓷管10的一端使用熔融淬冷法制作出敏感電極50，另一端的Pt電極40作為參比電極；

g)然后將約50Ω的加熱線圈20穿過Al₂O₃陶瓷管10作為加熱器；

h)最后將導線焊接在Pt電極40和敏感電極50上，得到CO₂氣體傳感器6。

優(yōu)選地，對本申請的配電柜中CO₂氣體傳感器進行測試：取加熱線圈中電流為150mA，用純的CO₂氣體和空氣混合以配備不同濃度的樣氣，其中CO₂濃度的變化范圍為500—8000×10^-6體積分數(shù)，然后在測試電路中電阻不變的情況下，測試敏感電極和參比電極的電位差，并將該電位差(mV)隨CO₂氣體濃度的曲線斜率定義為靈敏度，測試得到該CO₂氣體傳感器的靈敏度為69，進而，本申請的配電柜能夠實現(xiàn)對CO₂氣體的準確檢測。

對本申請的配電柜中CO₂氣體傳感器進行耐水性測試：將本申請的兩個相同CO₂氣體傳感器分別在相同濃度CO₂的干燥樣氣和相對濕度為60％的樣氣中測試靈敏度，結果顯示，靈敏度變化率為9％，表明該CO₂氣體傳感器具有較好的耐水性，進而，當配電柜所處工作環(huán)境中濕度較大時，該配電柜仍能實現(xiàn)對CO₂氣體的準確檢測，耐水性較好。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳方式，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。