专利名称：基于ndir原理的甲烷传感器装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种传感器装置，尤其是一种基于非分散红外(NDIR)原理的甲烷传感器装置。
技术背景 甲烷等有毒有害气体爆炸事故是煤矿、石化安全生产的主要威胁之一，有毒有害气体爆炸一直是困扰采矿、石化行业的重大难题，造成重大伤亡的事故屡有发生，造成巨大的损失。传感器使用的环境会对传感器造成很大的影响。尤其是某些物质可能会对传感器造成中毒或降低性能。某些物质可能会分解催化剂并在催化剂表面形成固态物质，这可能导致传感器灵敏度降低。高浓度含硅化合物会使传感器立即损坏。其他的一些物质会被催化剂吸收或形成新的化合物从而抑制催化反应，这种抑制可能是暂时性的，只要将传感器放在新鲜空气中一段时间就会自动恢复，比如卤代烃的影响就是这样。但无论如何，恢复都不可能是完全的，都会对传感器的灵敏度造成很大的影响。另一些物质，比如硫化氢，可能会具有上述两种影响。高浓度会使传感器立即失效，而较低浓度则对灵敏度有轻微的影响。 显然现有检测手段已经无法满足煤矿、石化等特殊环境下的使用。
发明内容本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、使用方便、 环境影响小、适用于煤矿、石化等含硅硫等氧化物检测甲烷气体的在线甲烷检测的基于 NDIR原理的甲烷传感器装置。为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案一种基于NDIR原理的甲烷传感器装置，包括壳体，壳体前端设有NDIR原理检测探头，壳体上设有LED显示单元，壳体内设有分别与NDIR原理检测探头和LED显示单元相连的数据处理单元。所述数据处理单元包括CPU电路，所述CPU电路上分别通过不同接口连接有红外信号接收电路、数据存储电路、声光报警电路、LED显示电路、频率信号输出电路、电源电路、 485信号输出电路、l_5mA电路信号输出电路和串口通讯电路，所述串口通讯电路还与NDIR 原理检测探头相连；所述电源电路还分别与NDIR原理检测探头、LED显示电路、频率信号输出电路、485信号输出电路、l-5mA电路信号输出电路相连。本实用新型中所述的各电路均为现有技术，在此不再赘述。本实用新型前端NDIR原理检测探头检测到周围环境里甲烷浓度后，通过串口通讯电路将浓度信号传递给CPU电路，CPU电路将数字信号通过制定的通讯协议公式将浓度计算出来后，通过与存储在数据存储电路里面的高低浓度报警限值进行比较，如果超过上限值，将通过声光报警电路进行现场报警，如果不超过上限值，将浓度信号通过l-5mA电路信号输出电路、485信号输出电路、频率信号输出电路中的一种传输到上位分站。本实用新型采用NDIR检测探头具有在线自动校正零点功能，自动故障检测功能，可实现免维护，为企业提供了高效稳定的检测手段。与现有技术相比，本实用新型的有益效果体现在以下方面1)前端传感器检测头信号输出为数字信号，与后段CPU数字通信方式可消除模拟电路信号漂移、元器件电路复杂设计等方面的缺点，更加有效的显示实际探头检测数据。2)可在无氧环境中工作。测量易燃易爆气体时氧气浓度是一个必须注意的问题。 催化式传感器要求至少8-10%的氧气才能进行准确测量。而在100%可燃气浓度下，这种仪器的读数将是0%V0L。因此在测量规程中，要求在测量易燃易爆气体的％V0L之前必须首先测量氧气浓度。这也是为什么要求在密闭空间测量中必须同时测量氧气和LEL的原因。如果在完全无氧的情况下测量LEL值很容易得到错误的结果。而红外式传感器由于测量无需氧气参与，测量结果与氧气含量无关。3)测量范围大(量程可任意扩展)，不存在受高浓度瓦斯气体冲击损坏的现象。对于催化式传感器，易燃易爆传感器的精确度还会受到高浓度易燃气体混合物的影响，对于测量桥的过分加热会加速催化剂的蒸发，这会使传感器的灵敏度部分或全部降低。过热还会烧毁测量电桥。而且，暴露于氧气不足时的更高浓度的易燃易爆气体之中，则会导致炭黑在烧结表面的沉积，而炭黑的积聚会导致传感器爆裂而损坏电路。而红外式传感器是基于气体对光的吸收作用，测量时无需加热，也不会产生热量，可以测量0-100%V0L的易燃易爆气体浓度，浓度的高低对于测量元件和过程没有任何影响。4)不存在中毒问题，使用寿命长。对于催化式传感器，传感器使用的环境会对传感器造成很大的影响。尤其是某些物质可能会对传感器造成中毒或降低性能。某些物质可能会分解催化剂并在催化剂表面形成固态物质，这可能导致传感器灵敏度降低。高浓度含硅化合物会使传感器立即损坏。其他的一些物质会被催化剂吸收或形成新的化合物从而抑制催化反应，这种抑制可能是暂时性的，只要将传感器放在新鲜空气中一段时间就会自动恢复，比如卤代烃的影响就是这样。但无论如何，恢复都不可能是完全的，都会对传感器的灵敏度造成很大的影响。另一些物质，比如硫化氢，可能会具有上述两种影响。高浓度会使传感器立即失效，而较低浓度则对灵敏度有轻微的影响。而对于红外式传感器，没有化学反应元件存在，不存在元件的中毒问题，因而使用寿命长。5)测量快速准确，对气体种类有很高的选择性，受其它气体的干扰小，红外式传感器，测量是一种物理过程，测量速度快。由于不同气体的具有的特征谱线不一样，光源的发射谱只有在与气体吸收谱重叠的时候才产生吸收，因而具有高度的选择特性。6)测量工作稳定，校准周期长，维护工作量小。如上所述，对于催化式传感器，易受到高浓度瓦斯和硫化物的侵蚀，使用一段时间后，零点产生漂移，灵敏度下降，因此每隔一段时间(一周左右)就要用标准气体进行零点和灵敏度的校正。由于红外式传感器不存在中毒问题和高浓度瓦斯冲击问题，工作非常稳定，零点和灵敏度的校正周期长，一般只需数月或半年进行一次校正。

图1是本实用新型电路原理图。
具体实施方式
[0019]
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。如图1所示，一种基于NDIR原理的甲烷传感器装置，包括壳体，壳体前端设有NDIR 原理检测探头，壳体上设有LED显示单元，壳体内设有分别与NDIR原理检测探头和LED显示单元相连的数据处理单元。所述数据处理单元包括CPU电路，所述CPU电路上分别通过不同接口连接有红外信号接收电路、数据存储电路、声光报警电路、LED显示电路、频率信号输出电路、电源电路、 485信号输出电路、l_5mA电路信号输出电路和串口通讯电路，所述串口通讯电路还与NDIR 原理检测探头相连；所述电源电路还分别与NDIR原理检测探头、LED显示电路、频率信号输出电路、485信号输出电路、l-5mA电路信号输出电路相连。
本实用新型前端NDIR原理检测探头检测到周围环境里甲烷浓度后，通过串口通讯电路将浓度信号传递给CPU电路，CPU电路将数字信号通过制定的通讯协议公式将浓度计算出来后，通过与存储在数据存储电路里面的高低浓度报警限值进行比较，如果超过上限值，将通过声光报警电路进行现场报警，如果不超过上限值，将浓度信号通过l-5mA电路信号输出电路、485信号输出电路、频率信号输出电路中的一种传输到上位分站。
权利要求1.一种基于NWR原理的甲烷传感器装置，其特征在于包括壳体，壳体前端设有NWR 原理检测探头，壳体上设有LED显示单元，壳体内设有分别与NWR原理检测探头和LED显示单元相连的数据处理单元。
2.根据权利要求1所述的基于NWR原理的甲烷传感器装置，其特征在于所述数据处理单元包括CPU电路，所述CPU电路上分别通过不同接口连接有红外信号接收电路、数据存储电路、声光报警电路、LED显示电路、频率信号输出电路、电源电路、485信号输出电路、 l-5mA电路信号输出电路和串口通讯电路，所述串口通讯电路还与NWR原理检测探头相连；所述电源电路还分别与NWR原理检测探头、LED显示电路、频率信号输出电路、485信号输出电路、l_5mA电路信号输出电路相连。
专利摘要本实用新型涉及一种基于NDIR原理的甲烷传感器装置，包括壳体，壳体前端设有NDIR原理检测探头，壳体上设有LED显示单元，壳体内设有分别与NDIR原理检测探头和LED显示单元相连的数据处理单元。本实用新型更加有效的显示实际探头检测数据。可在无氧环境中工作。测量范围大，不存在受高浓度瓦斯气体冲击损坏的现象。不存在中毒问题，使用寿命长。测量快速准确，对气体种类有很高的选择性，受其它气体的干扰小；测量工作稳定，校准周期长，维护工作量小。本实用新型采用NDIR检测探头具有在线自动校正零点功能，自动故障检测功能，可实现免维护，为企业提供了高效稳定的检测手段。
文档编号G01N21/35GK202041463SQ20112014834
公开日2011年11月16日 申请日期2011年5月11日 优先权日2011年5月11日
发明者刘建翔, 庄汝科, 李小伟, 王明月, 王知学 申请人:山东省科学院自动化研究所