专利名称：可燃引爆混合气体自动配气及引爆测试装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可燃引爆混合气体自动配气及引爆测试装置，本发明的优点是完 全智能自动进行试验并且记录动态的试验数据，适用于精确的测试混合可燃气体的爆炸浓 度和组分。
背景技术：
瓦斯爆炸是危害最大的矿井灾害之一，严重威胁着井下工作人员的生命安全，预 防瓦斯爆炸的有效途径之一是对瓦斯爆炸的危险性进行监测和预警。目前煤矿对瓦斯监测 主要是对甲烷气体的监测，而实际上瓦斯是以甲烷气体为主的混合可燃爆炸气体的总称， 因此通过混合可燃气体的引爆测试装置，有利于研究瓦斯爆炸危险性的评价指标，对煤矿 瓦斯进行可靠的监测预警。

发明内容
技术问题本发明的目的是针对现有的爆炸试验方法和装置技术中存在的一些 问题，提供一种简单易行、快速准确的自动控制系统，在动态的试验中可以记录所需要的数 据。技术方案本发明的一种可燃引爆混合气体自动配气及引爆测试装置包括爆炸装 置，配气容器、气敏检测器、温度检测器、压力检测器、模数转换器、单片机、驱动器、电磁阀、 标准气体和上位机；其中单片机输出端接驱动器，驱动器输出端接电磁阀，标准气体输出 气体至电磁阀，电磁阀输出接配气容器，控制生成不同比例的混合气体；气敏检测器、温度 检测器和压力检测器置于爆炸装置的爆炸气缸内，气敏检测器、温度检测器和压力检测器 的输出端分别接模数转换器的输入端，模数转换器的输出端接单片机PO 口，上位机与单片 机串行通信以对系统进行监控并记录收集数据。所述的气敏检测器由气体传感器、加热器、放大器和线性化电路组成，气敏传感器 选择接触燃烧方式的，置于爆炸容器内，输出端通过电阻接基准电压发生器的6端，同时接 入第二放大器的+输入端，第二放大器的输出端接显性化电路AD538的15端，由显性化电 路AD538的8端输出到第三放大器的+输入端，再将第三放大器的输出端接入模数转换器 的输入端端INl。所述的温度检测器由热电偶、电阻、电容、温度补偿器、放大器和滤波器组成，热电 偶选择S型铑钼材料组成，其冷端接AD590用于温度补偿，热端接第四放大器的+输入端， 在第四放大器的的+输入端同时接一个大阻值的上拉电阻用于当热电偶一旦烧断，放大器 就会饱和输出高电压，可进行断偶报警，放大器的输入端接稳压电源，第四放大器的输出端 接限流电阻再接滤波器输入端45，滤波器输出端46接入模数转换器的输入端ΙΝ0。所述的压力检测器中，压力传感器由四个电阻串连构成电桥，该电桥的上节点连 接双线变送器XTRlOl的恒流输出端，下节点通过第51电阻连接双线变送器XTRlOl的输 出端，电桥左右两个节点分别连接双线变送器XTRlOl的两个输入端IN+、IN-，双线变送器XTRlOl的3个零点调节端依次连接有第52电位器、第53电阻、第54电位器，以调节精密 电流变送电路的零点输出；双线变送器XTRlOl的2个满量程调节端之间连有第55电位器 (R55) ；+12V电源和双线变送器XTRlOl的供电端+V之间连有一个起极性保护作用的二极 管，双线变送器XTRlOl的输出端接入模数转换器输入端IN7。所述的爆炸装置由爆炸汽缸、减压片、放气阀和点火系统组成；点火系统由高压电 源和放电击针组成；减压片经弹簧和石棉垫圈与爆炸汽缸相连；放气阀接于汽缸的上方以 便试验结束一次后排放剩余气体。所述的配气系统由单片机控制的四个电磁阀、高压气瓶、储气室和混合喷嘴组成， 其中第一电磁阀、第二电磁阀分别控制高压气瓶中不同气体的流量，以配制不同比例的混 合气体，当气体配比成功以后通入储气室中混合均勻，然后由单片机控制打开电磁阀4将 混合气体经混合喷嘴通入爆炸室中。有益效果本发明的实验装置可以由单片机控制自动进行，不但有效控制合可燃 易爆气体的爆炸全过程，还可以在实验中记录关于混合可燃易爆气体的爆炸浓度。


图1是本发明的瓦斯爆炸危险性实验方法和装置构成框图；图2是本发明的瓦斯爆炸危险性实验方法和装置电路结构示意图。
具体实施例方式所述的气敏检测器由气体传感器、加热器、放大器和线性化电路组成，气敏传感 器选择接触燃烧方式型的，其检测端置于爆炸汽缸内，输出端通过电阻接基准电压发生器 REF-03的6端，同时接入放大器A2的输入端，放大器A2的输出端接显性化电路AD538的 15端，由AD538的8端输出到放大器A3输入端，再将A3输出端接入模数转换器的输入端 mi端。所述的温度检测器由热电偶、电阻、电容、温度补偿器、放大器和滤波器组成。热电 偶选择S型铑钼材料组成，其冷端接AD590用于温度补偿，热端接放大器输入端，在放大器 的输入端同时接一个大阻值的上拉电阻(熄火电路)用于当热电偶一旦烧断，放大器就会 饱和输出高电压，可进行断偶报警。放大器的输入端接稳压电源，输出端接电阻再接滤波器 输入端，滤波器接入模数转换器的输入端ΙΝ0。压力检测器由压力传感器、电阻、电容、二极 管和集成块组成；压力传感器由四个电阻Ra、Rb、Re、Rd串连的电桥构成，电桥上下两个节 点为其输入端，上节点连接集成块XTRlOl的恒流输出端IREF1、IREF2，下节点通过电阻R51 串联连接到集成块的输出端OUT，电桥左右两个节点为其输出端，分别连接集成块XTRlOl 的两个输入端IN+和IN-；集成块XTRlOl的3个零点调节端ZA依次串联电位器R52、电阻 R53、电位器R54，用以调节精密电流变送电路的零点输出，集成块XTRlOl的2个满量程调 节端SPAN连接了电位器R55，用以调节精密电流变送电路的满量程输出，电源的正极和集 成块XTRlOl的供电端+V之间连有一个二极管D1，起极性保护作用；电源的负极和集成块 XTRlOl的输出端OUT之间有一个电阻R56，用于将输出的标准电流信号转换成电压信号，信 号此时输入模数转换器输入端IN7。下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述图1所示，实验装置由爆炸系统、储气室、气敏传感器、温度检测器、压力检测器、模数转换器单片机89S51和上位机组成。单片机控制电磁阀向储气室中通入一定比例的气 体，在储气室混合均勻后，打开电磁阀4经混合喷嘴将混合气体通入爆炸汽缸内；气敏检测 器的检测端置于爆炸汽缸内，输出端接模数转换器的输入端，模数转换器的输出端与单片 机相连接；温度检测器的检测端置于汽缸内，输出端接在模数转换器的输入端；压力检测 器检测端置于爆炸气缸内，输出端接在模数转换器输入端；单片机与上位机经RS485串行 通信；当气敏传感器检测到气缸内的爆炸气体时，输出信号经模数转换后输入单片机，由单 片机控制爆炸装置中的高压点火系统自动点火；当爆炸发生时，温度检测器和压力检测器 分别检测出此时温度和压力变化，并将信号经模数转换器输入单片机，以便记录此时的气 体比例。图2所示，气敏检测器由气体传感器、加热器、放大器和线性化电路组成，气敏传 感器选择接触燃烧方式型的，其检测端置于爆炸汽缸内，输出端通过电阻接基准电压发生 器REF-03的6端，同时接入放大器A2的输入端，放大器A2的输出端接显性化电路AD538 的15端，由AD538的8端输出到放大器A3输入端，再将A3输出端接入模数转换器的输入 端INl端。温度检测器由热电偶、电阻、电容、温度补偿器、放大器和滤波器组成。热电偶选择 S型铑钼材料组成，其冷端接AD590用于温度补偿，热端接放大器输入端(+)，在放大器的输 入端(+)同时接一个大阻值的上拉电阻(熄火电路)用于当热电偶一旦烧断，放大器就会 饱和输出高电压，可进行断偶报警。放大器的输入端接稳压电源，输出端接电阻再接滤波器 输入端，滤波器接入模数转换器的输入端ΙΝ0。压力检测器由压力传感器、电阻、电容、二极管和集成块组成；压力传感器由四个 电阻Ra、Rb、Re、Rd串连的电桥构成，该电桥的上节点连接集成块的恒流输出端IREF1、 IREF2，下节点通过电阻R51连接集成块的输出端OUT，电桥左右两个节点分别连接集成块 的两个输入端IN+、IN-，集成块的3个零点调节端ZA依次连接有电位器R52、电阻R53、电 位器R54，以调节精密电流变送电路的零点输出；集成块的2个满量程调节端SPAN之间连 有电位器R55 ；+12V电源和集成块的供电端+V之间连有一个起极性保护作用的二极管D1， 集成块的输出端OUT接入模数转换器输入端IN7。模数转换器ADC0809的输入端IN0-IN7分别连接气敏检测器、温度检测器和压力 检测器的输出端，用以接收电路的输出信号。ADC0809的工作电源端VCC和正参考电压端 VREF+接+5V电源，其工作地端和负参考电压VREF-接地，其工作状态指示端EOC接单片机 89S51的P3. 2引脚，其工作端连接单片机89S51的P3. 3引脚，其转换控制端ALE和START接 单片机89S51的P3. 4引脚，其通道选择控制端ADDA、ADDB和ADDC接单片机89S51的P3. 5 引脚，其8个数据输出端DO至D7分别接单片机的8个引脚P0. 0至P0. 7。单片机和MAX485 连接与上位机进行串行通信。
权利要求
一种可燃引爆混合气体自动配气及引爆测试装置，其特征在于该装置包括爆炸装置(1)，配气容器(2)、气敏检测器(3)、温度检测器(4)、压力检测器(5)、模数转换器(6)、单片机(7)、驱动器(8)、电磁阀(9)、标准气体(10)和上位机(11)；其中单片机(7)输出端接驱动器(8)，驱动器(8)输出端接电磁阀(9)，标准气体(10)输出气体至电磁阀(9)，电磁阀(9)输出接配气容器(2)，控制生成不同比例的混合气体；气敏检测器(3)、温度检测器(4)和压力检测器(5)置于爆炸装置(1)的爆炸气缸内，气敏检测器(3)、温度检测器(4)和压力检测器(5)的输出端分别接模数转换器(6)的输入端，模数转换器(6)的输出端(D0)接单片机(7)P0口，上位机(11)与单片机(7)串行通信以对系统进行监控并记录收集数据。
2.根据权利要求1所述的可燃引爆混合气体自动配气及引爆测试装置，其特征在于 所述的气敏检测器(3)由气体传感器、加热器、放大器和线性化电路组成，气敏传感器选择 接触燃烧方式的，置于爆炸容器内，输出端(32)通过电阻接基准电压发生器(REF-03)的6 端，同时接入第二放大器(A2)的+输入端，第二放大器(A2)的输出端接显性化电路AD538 的15端，由显性化电路AD538的8端输出到第三放大器(A3)的+输入端，再将第三放大器 (A3)的输出端接入模数转换器(6)的输入端端INl。
3.根据权利要求1所述的可燃引爆混合气体自动配气及引爆测试装置，其特征在于 所述的温度检测器(4)由热电偶、电阻、电容、温度补偿器、放大器和滤波器组成，热电偶选 择S型铑钼材料组成，其冷端(41)接AD590(43)用于温度补偿，热端(42)接第四放大器 (A4)的+输入端，在第四放大器(A4)的的+输入端同时接一个大阻值的上拉电阻(R41)用 于当热电偶一旦烧断，放大器就会饱和输出高电压，可进行断偶报警，放大器的输入端接稳 压电源，第四放大器(A4)的输出端(44)接限流电阻(R42)再接滤波器(A5)输入端45，滤 波器输出端46接入模数转换器(6)的输入端ΙΝ0。
4.根据权利要求1所述的可燃引爆混合气体自动配气及引爆测试装置，其特征在于 所述的压力检测器(5)中，压力传感器由四个电阻(Ra、Rb、Rc、Rd)串连构成电桥，该电桥的 上节点连接双线变送器XTRlOl的恒流输出端(IREF1、IREF2)，下节点通过第51电阻(R51) 连接双线变送器XTRlOl的输出端(OUT)，电桥左右两个节点分别连接双线变送器XTRlOl的 两个输入端IN+、IN-，双线变送器XTRlOl的3个零点调节端(ZA)依次连接有第52电位器 (R52)、第53电阻(R53)、第54电位器(R54)，以调节精密电流变送电路的零点输出；双线变 送器XTRlOl的2个满量程调节端(SPAN)之间连有第55电位器(R55) ；+12V电源和双线变 送器XTRlOl的供电端+V之间连有一个起极性保护作用的二极管(Dl)，双线变送器XTRlOl 的输出端(OUT)接入模数转换器(6)输入端IN7。
5.根据权利要求1所述的可燃引爆混合气体自动配气及引爆测试装置，其特征在于 所述的爆炸装置(1)由爆炸汽缸、减压片、放气阀和点火系统组成；点火系统由高压电源和 放电击针组成；减压片经弹簧和石棉垫圈与爆炸汽缸相连；放气阀接于汽缸的上方以便试 验结束一次后排放剩余气体。
全文摘要
可燃引爆混合气体自动配气及引爆测试装置由爆炸装置、储气室、气敏检测器、温度检测器、压力检测器、模数转换器、单片机、驱动器、电磁阀、标准可燃气体和上位机构成，该装置由单片机控制电磁阀，向爆炸装置中通入不同比例的爆炸混合气体，再由爆炸装置中的点火系统点燃混合气体，当爆炸气体达到爆炸浓度时就会产生爆炸，此时爆炸装置中的温度检测器和压力检测器将检测信息转化成电压信号并放大，电压信号通过数模转换器转换为数字信号；再经单片机程序运算和处理后，即可记录并且在显示屏上显示出此时混合气中各种气体的比例及其爆炸造成的温度和压力变化。这种试验装置简单易行，可以充分的利用单片机系统的软件优势自动的改变混合气体的配比。
文档编号G01L1/20GK101957358SQ20101027894
公开日2011年1月26日 申请日期2010年9月10日 优先权日2010年9月10日
发明者唐守锋, 张广, 童敏明, 童紫原 申请人:中国矿业大学