煤礦用非色散紅外甲烷傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種甲烷傳感器，特別涉及一種煤礦用非色散紅外甲烷傳感器。
【背景技術】
[0002]煤礦安全一直以來是我國亟待解決的問題，而甲烷等易燃易爆氣體是安全生產(chǎn)的主要威脅。近年來，由甲烷泄漏引起的煤礦爆炸事故頻繁發(fā)生，造成巨大的損失。另外，甲烷氣體釋放后還會對環(huán)境造成污染。因此，必須通過靈敏可靠的傳感器對其進行檢測，才能實現(xiàn)安全預警，避免環(huán)境污染。但是，目前煤礦用甲烷傳感器仍存在諸多問題。
[0003]現(xiàn)階段，煤礦普遍采用催化燃燒甲烷傳感器在線實時監(jiān)測作業(yè)環(huán)境中的甲烷濃度，但是由于技術本身弊端，使得其運行壽命短，維護成本高，每隔一段時間就必須重新標定，而且催化燃燒傳感器易出現(xiàn)催化劑中毒或抑制現(xiàn)象，測量高濃度氣體時容易出現(xiàn)飽和，對氧氣有依賴性，對被測氣體沒有選擇性。非色散紅外檢測技術(NDIR)由來已久，能夠很好地解決催化燃燒技術的缺陷。非色散紅外甲烷傳感器替代催化燃燒甲烷傳感器是發(fā)展趨勢。
[0004]現(xiàn)有煤礦用非色散紅外甲烷傳感器在使用中會遇到以下幾方面問題:(I)煤礦環(huán)境惡劣，粉塵和水汽濃度極高，如果沒有采用特殊的防塵防水設計，就會導致傳感器失效；
(2)煤礦環(huán)境溫度與傳感器標定時的環(huán)境溫度有較大差別，會影響測量結(jié)果；(3)礦井底下壓強比傳感器標定時的大氣壓要低，井越深，傳感器的測量誤差越大。開發(fā)抗環(huán)境干擾能力強、具有溫度補償和壓力補償功能的煤礦用非色散紅外甲烷傳感器具有重要應用價值。
[0005]煤礦用非色散紅外甲烷傳感器的輸出信號制式包括頻率型、電流型和數(shù)字型，具體類型由煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)決定。如果安全監(jiān)控系統(tǒng)改變了傳感器的輸出信號標準，由于現(xiàn)有的傳感器輸出信號制式單一，將不再適用，需要更換，這大幅度提高了運營成本。開發(fā)信號制式可靈活切換的紅外甲烷傳感器能夠滿足不同應用要求，使產(chǎn)品更換成本最小化。
[0006]因此，需要對現(xiàn)有的甲烷傳感器，包括催化燃燒甲烷傳感器和紅外甲烷傳感器，進行升級改造，提高甲烷傳感器的可靠性、靈敏度、測量精度，降低維護成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實用新型的目的是提供一種新的煤礦用非色散紅外甲烷傳感器，能夠在線實時監(jiān)測甲烷濃度，并根據(jù)檢測到的濃度實現(xiàn)二級聲光報警，還能自動地將檢測到的甲烷濃度轉(zhuǎn)換成各種標準信號，連同斷電信號一并輸送給煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，安全監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)傳感器輸出的斷電信號執(zhí)行相關斷電動作。產(chǎn)品不僅克服催化燃燒傳感器使用壽命短、維護成本高、校準周期短、容易中毒或抑制等缺點，還進一步提升了產(chǎn)品的防塵防水能力、測量精度和使用靈活性。
[0008]本實用新型的煤礦用非色散紅外甲烷傳感器包括:電源模塊、主控模塊、智能紅外甲烷探頭、壓力補償模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、顯示模塊、聲光報警模塊、信號輸出與切換模塊、調(diào)校模塊，所述的電源模塊與各部分均連接以供電，主控模塊連接并采集智能紅外甲烷探頭輸出的濃度信號和壓力補償模塊輸出的壓強信號，經(jīng)處理得到壓力補償后的濃度值，傳輸至顯示模塊進行實時顯示，并通過信號輸出與切換模塊輸出相應制式的信號。
[0009]所述的電源模塊采用9~25VDC寬幅輸入，經(jīng)濾波、穩(wěn)壓和本安處理后給主控模塊供電。
[0010]所述的主控模塊采用單片機或FPGA，連接有智能紅外甲烷探頭、壓力補償模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、聲光報警模塊、顯示模塊、信號輸出與切換模塊、調(diào)校模塊。
[0011]所述的智能紅外甲烷探頭包括探頭外殼、控制模塊、紅外甲烷檢測元件、紅外甲烷檢測元件驅(qū)動模塊、放大器、A/D轉(zhuǎn)化模塊、溫度補償模塊，輸出0.4-2VDC模擬電壓信號和數(shù)字信號，其中控制模塊采用單片機。
[0012]所述的壓力補償模塊包括壓力傳感器和補償電路，用于測量工作環(huán)境的壓強，并基于測量值對智能紅外甲烷探頭的輸出值進行修正，提高傳感器的測量精度。
[0013]所述的數(shù)據(jù)存儲模塊采用EEPROM，用于存儲煤礦用非色散紅外甲烷傳感器的測量值。
[0014]所述的聲光報警模塊包括蜂鳴器和報警燈。
[0015]所述的顯示模塊采用四位紅色數(shù)碼管。
[0016]所述的信號輸出與切換模塊包括信號輸出電路和信號切換電路，可通過按鍵方式實現(xiàn)切換，也可通過主控模塊以紅外遙控方式實現(xiàn)切換。
[0017]所述的調(diào)校模塊包括按鍵調(diào)校模塊、紅外遙控接收器和紅外遙控發(fā)射器。
[0018]與現(xiàn)有催化燃燒甲烷傳感器相比，本實用新型的有益效果是:
[0019](I)采用智能紅外甲烷探頭，檢測范圍寬，能達到0~100% vol.，在高濃度時不會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象；
[0020](2)具有選擇性吸收特性，抗干擾能力強；
[0021](3)不會發(fā)生中毒或抑制現(xiàn)象，避免傳感器失效；
[0022](4)不受環(huán)境中氧含量的影響，在缺氧情況下也能正常工作；
[0023](5)在正常工作環(huán)境下，使用壽命一般大于5年，更換成本??；
[0024](6)零點及跨度漂移少，校準周期一般為6~12個月，維護成本小。
[0025]與現(xiàn)有大多紅外甲烷傳感器相比，本實用新型的有益效果是:
[0026](I)智能紅外甲烷探頭采用獨特光機結(jié)構(gòu)設計，防塵防水性能更佳，抗環(huán)境干擾能力更強；
[0027](2)除實時監(jiān)測、聲光報警、斷電信號輸出等功能外，還具有數(shù)據(jù)存儲和故障自檢功能；
[0028](3)靈活配置輸出信號制式，信號間可相互切換，滿足不同監(jiān)控系統(tǒng)要求，降低更換成本；
[0029](4)集成了壓力補償算法，測量精度更高，適用地域范圍更廣。
【附圖說明】
[0030]圖1是本實用新型的原理結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖中，1.電源模塊，2.主控模塊，3.智能紅外甲烷探頭，4.壓力補償模塊，5.數(shù)據(jù)存儲模塊，6.顯示模塊，7.聲光報警模塊，8.信號輸出與切換模塊，9.調(diào)校模塊。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明。
[0033]實施例1。
[0034]如圖1，本實用新型包括電源模塊1、主控模塊2、智能紅外甲烷探頭3、壓力補償模塊4、數(shù)據(jù)存儲模塊5、顯示模塊6、聲光報警模塊7、信號輸出與切換模塊8、調(diào)校模塊9。
[0035]電源模塊I采用9~25VDC寬幅輸入，經(jīng)濾波、穩(wěn)壓及本安處理后給主控模塊供電。
[0036]主控模塊2采用單片機或FPGA，用于控制智能紅外甲烷探頭3、壓力補償模塊4、數(shù)據(jù)存儲模塊5、顯示模塊6、聲光報警模塊7、信號輸出與切換模塊8、調(diào)校模塊9，保證傳感器正常工作。
[0037]智能紅外甲烷探頭3包括探頭外殼、控制模塊、紅外甲烷檢測元件、紅外甲烷檢測元件驅(qū)動模塊、放大器、A/D轉(zhuǎn)化模塊、溫度補償模塊。探頭外殼采用不銹鋼材質(zhì)和獨特的光機結(jié)構(gòu)設計，起到防塵、防水、防腐蝕的作用；紅外甲烷檢測元件經(jīng)驅(qū)動后開始