专利名称：数字式光干涉甲烷测定智能传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于光学检测仪器，具体涉及一种数字式光干涉甲烷测定智能传感器。
背景技术：
目前，煤炭在相当长的时期内仍将是我国的主要能源，因为煤炭行业是高危行业，高瓦斯和瓦斯突出矿井占全国煤矿一半左右，煤矿安全生产是整个工业安全生产工作的重中之重，所以研究和发展煤矿安全仪器成为我国重要的科研课题。然而，目前国内煤矿大多使用机械式光干涉瓦斯检测仪。这种机械式光干涉瓦斯检测仪器的主要缺陷表现在功能单 一、防护性能和抗震性能都比较差，体积笨重、检测操作繁琐，由于不具备数字化的智能管理功能，因而不能有效解决煤矿瓦斯检测人员因漏检、假检、空班造成的安全事故，无法满足煤矿瓦斯动态管理监控需求，从而对于因人为工作疏忽造成的瓦斯爆炸事故无法得到进一步的有效抑制。虽然日本东科公司研发出可以自动检测气体成分的数字式光干涉气体成分检测仪，但是该仪器笨重不能适用于井下工作环境，且不具备智能化的数据管理功能。针对现有技术的不足，需对现有的光干涉式甲烷测定仪器进行创新和改进，使其在甲烷检测方面实现完全的自动化和智能化。

实用新型内容针对现有光干涉甲烷测定器存在的不足，本实用提供了一种数字式光干涉甲烷测定智能传感器，该数字式光干涉甲烷测定智能传感器不仅能够自动采集和处理气体检测数据，而且还能够将检测的数据自动存储起来以便研究和分析气体含量的变化。本实用新型所采取的技术方案如下数字式光干涉甲烷测定智能传感器，包括利用光源产生干涉光的光路系统、设有气样室和空气气室的气路系统、将干涉光的物理信息转化为数据信号的图像传感器、处理数据信号的数据采集系统和安装上述装置和系统的壳体，所述图像传感器设置在光路系统上，所述图像传感器通过信号输出端口与数据采集系统连接，还包括有数据存储器，所述数据存储器设于壳体中并与数据采集系统的数据输出端口连接。进一步，所述数据采集系统为单片机，所述数据存储器集成于所述单片机内部，所述单片机上设有至少一个通信接口。进一步，所述数据采集系统为数据采集卡，所述数据采集卡上设有至少一个数据输出端口 ；所述数据存储器上设有外接端口和数据输入端口，所述数据存储器的数据输入端口与数据采集卡上的数据输出端口之一连接。进一步，所述数据采集卡具有USB接口或1394接口。进一步，所述数据存储器为非易失存储体。进一步，所述非易失存储体为EEPROM或Flash闪存。本实用新型的有益效果本实用新型的数字式光干涉甲烷测定智能传感器，包括利用光源产生干涉光的光路系统、设有气样室和空气气室的气路系统、将干涉光的物理信息转化为数据信号的图像传感器、处理数据信号的数据采集系统和安装上述装置和系统的壳体，所述图像传感器设置在光路系统上，所述图像传感器通过信号输出端口与数据采集系统连接，还包括有数据存储器，所述数据存储器设于壳体中并与数据采集系统的数据输出端口连接。所述数据采集系统用于处理由图像传感器传来的信号数据并根据上述信号数据计算出甲烷的测量结果，这些测量结果数据最终会存储到数据存储器中以便专业人员随时提取和分析这些数据。另外，通过在数据存储器上或集成数据存储器的单片机上设置通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，并为检测数据的无线网络传输提供了极好的物质条件。
以下结合附图
和实施例对本实用新型作进一步描述。图I为本实用新型的数据存储器的连接示意图；图2为本实用新型的数据存储器集成于单片机内的连接示意图；图3为本实用新型用数据存储器与数据采集卡的连接示意图。如图所不1为光源、2为光学镜片、3为壳体、4为气样室、5为空气气室、6为干涉光、7为图像传感器、8为数据采集系统、9为数据存储器、10为外接端口、11为数据输入端口、12为数据输出端口、13为单片机、14为通信接口、15为受光面、16为信号输出端口、17为电源、18为数据采集卡
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型进行详细说明，如图I所示数字式光干涉甲烷测定智能传感器，包括光路系统、气路系统、图像传感器7、数据采集系统8、数据存储器9、电源17及一个容纳上述装置和系统的壳体3，所述光路系统由光源I及若干类型的光学镜片2组成，所述气路系统中包括气样室4和空气气室5，所述图像传感器7的受光面15接收光路系统中的干涉光6，所述图像传感器7上设置有信号输出端口 16，所述图像传感器7通过信号输出端口 16与数据采集系统8连接，所述数据存储器9的数据输入端口 11与数据采集系统8的数据输出端口 12连接。工作时，所述光源I发出的光经过光学镜片后产生两组干涉光6，该两组干涉光6分别经过气样室4和空气气室5后会产生干涉条纹的变化，所述干涉条纹发生变化的干涉光6最终会投射到图像传感器的受光面15，图像传感器7将自动将光信号转变为电信号然后将这些电信号传输给与之连接的数据采集系统8，数据采集系统8通过内置的处理程序对上述电信号进行计算和处理并最终得出所测气体的含量值，上述所测气体的含量值以数据的形式存储到数据存储器9中以备上位机提取和分析。如图2所示，所述数据采集系统8为单片机13，所述数据存储器9集成于所述单片机13内部，所述单片机13上设有用于与外部进行数据通信的通信接口 14。所述单片机13可以优选C8051F340作为主控制器，利用C8051F340片上集成的I2C，SPI和I/O接口资源可以轻松地扩展大容量存储器。经实际应用，这些存储电路工作稳定、功耗低，适用于中低速，需存储大量数据的仪器仪表。作为替换方案，所述数据存储器9也可设于单片机13外部，彼此通过接口连接。作为替换方案，上述数据采集系统8也可用可编程控制器PLC代替，PLC为由单片机组成的复杂的处理器，所述PLC能适应各种恶劣的运行环境，具有抗干扰能力强，可靠性强的优点。作为上述技术方案的进一步改进，如图3所示，所述数据采集系统8为数据采集卡18，所述数据采集卡18上设有至少一个数据输出端口 12，所述数据存储器9上设有用于与外部进行数据通信的外接端口 10和数据输入端口 11，所述数据存储器9的数据输入端口11与数据采集卡18的数据输出端口 12连接。所述数据采集卡18在现场把图像传感器信号较高精度地转换成数字量然后通过各种远传通信技术，如485、232、以太网、各种无线网络等把数据传到计算机或者其他控制器中进行处理。 作为上述技术方案的进一步改进，所述数据采集卡18具有USB接口或1394接口，采用USB接口和1394接口可以拓展数字式光干涉甲烷测定智能传感器的功能，如实现数据的无线传输功能。 作为上述技术方案的进一步改进，所述数据存储器9为非易失存储体。在甲烷检测仪器工作过程中，观测的周期比较长，累积的数据量往往比较大，要求使用大容量存储器，而且由于矿井环境恶劣，很多时候电池耗尽，仪器尚未回收，为了保证数据安全，必须采用掉电非易失存储器。作为上述技术方案的进一步改进，所述非易失存储体为EEPROM或Flash闪存，EEPROM和Flash闪存，既有ROM的特点非易失性，又有比较高的存取速度，而且易于擦除和重写，功耗很小，集成度高，是比较好的选择。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.数字式光干涉甲烷测定智能传感器，包括利用光源(I)产生干涉光(6)的光路系统、设有气样室(4)和空气气室(5)的气路系统、将干涉光(6)的物理信息转化为数据信号的图像传感器(7)、处理数据信号的数据采集系统(8)和安装上述装置和系统的壳体(3)，所述图像传感器(7)设置在光路系统上，所述图像传感器(7)通过信号输出端口(16)与数据采集系统(8)连接，其特征在于还包括有数据存储器(9)，所述数据存储器(9)设于壳体(3)中并与数据采集系统⑶的数据输出端口(12)连接。
2.根据权利要求I所述数字式光干涉甲烷测定智能传感器，其特征在于所述数据采集系统(8)为单片机(13)，所述数据存储器(9)集成于所述单片机(13)内部，所述单片机(13)上设有至少一个通信接口(14)。
3.根据权利要求I所述数字式光干涉甲烷测定智能传感器，其特征在于所述数据采集系统(8)为数据采集卡(18)，所述数据采集卡(18)上设有至少一个数据输出端口(12)； 所述数据存储器(9)上设有外接端口(10)和数据输入端口(11)，所述数据存储器(9)的数据输入端口(11)与数据采集卡(18)上的数据输出端口(12)之一连接。
4.根据权利要求3所述数字式光干涉甲烷测定智能传感器，其特征在于所述数据采集卡(18)具有USB接口或1394接口。
5.根据权利要求2或3所述数字式光干涉甲烷测定智能传感器，其特征在于所述数据存储器(9)为非易失存储体。
6.根据权利要求5所述数字式光干涉甲烷测定智能传感器，其特征在于所述非易失存储体为EEPROM或Flash闪存。
专利摘要本实用新型公开了一种数字式光干涉甲烷测定智能传感器，属于光学检测仪器领域。本实用新型的数字式光干涉甲烷测定智能传感器，包括光路系统、气路系统、图像传感器、数据采集系统和壳体，所述图像传感器设置在光路系统上，所述图像传感器通过信号输出端口与数据采集系统连接，还包括有数据存储器，所述数据存储器设于壳体中并与数据采集系统的数据输出端口连接。所述数据采集系统对采集的信号数据进行分析和处理并将处理结果存储到数据存储器中。本实用新型所述的数字式光干涉甲烷测定智能传感器具有智能检测和分析甲烷含量的功能，同时具有大容量的数据存储功能，相比现有同类仪器而言具有极大地创新性和实用性。
文档编号G01N21/45GK202649114SQ20122031449
公开日2013年1月2日 申请日期2012年6月29日 优先权日2012年6月29日
发明者陈奎, 何震, 张健荣 申请人:重庆恒远晋通科技有限公司