[发明专利]瓦斯浓度智能测试系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于瓦斯浓度测量技术领域，具体地说涉及基于微处理器、计算机与双光束干涉技术的瓦斯浓度智能测试系统及方法。

背景技术

煤矿井下工作的安全隐患主要来自于过高浓度的瓦斯含量，瓦斯的主要成分是甲烷，是一种没有颜色、没有气味的气体，人们很难从自身的生理功能来感觉它的存在，对瓦斯的检测主要靠仪器设备。目前，对瓦斯的测量主要有热催化元件检测法、气敏半导体元件传感器、光干涉式瓦斯检测法和红外吸收检测方法。在这些方法中由热催化元件和气敏半导体元件作为传感器，其测量点的温度、湿度和含氧量，及元器件本身的固有缺陷等，都会使传感器的稳定性变差、测量精度变低；红外吸收方法存在着结构复杂、价格高等不利于大量推广的缺陷；光干涉式瓦斯检测法，具有测量准确度高、坚固耐用并且高低浓度均可测量的优点。比如，在基于光干涉式瓦斯检测方面，中国专利91205283.X《智能化光干涉瓦斯检测仪》，利用微处理器进行数据处理；专利200520033421.0《便携式智能光干涉甲烷检测器》，对所用的光源和光路等进行了改进；专利200810195648.3《光干涉甲烷检测器》，对所用的光路及气室与外界的联系方法等也进行了改进，但要获得瓦斯浓度数值得通过人眼观察光干涉条纹等，其操作过程相对复杂、检测速度慢、甚至还会出现不准确的情形。总之，在现有技术或方法中检测瓦斯浓度时，不能同时实时地测量被测量点的温度和气压，因此，不能给出真实的瓦斯浓度值，也不能以图形的形式显示瓦斯变化的规律，另外，测量数据与时间不具有关联性，这些都不利于井下瓦斯的自动化检测和遥测，也不利于组建井下瓦斯网络测量系统。

发明内容

本发明的目的旨在克服上述现有技术光干涉瓦斯浓度检测方法的缺陷，提供一种基于光干涉瓦斯传感器的操作简单、检测速度快、测量精度高，不但可以检测被测量点的瓦斯浓度，同时还检测被测量点的温度和气压，而且还有利于井下瓦斯的自动化检测和遥测，还有利于组建井下瓦斯网络测量系统的瓦斯浓度智能测试系统及方法。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种瓦斯浓度智能测试系统，包括光干涉瓦斯传感器、信号调理电路、模拟开关、A/D转换器、数据采集和处理模块、数据传输模块与系统电源；所述的数据采集和处理模块包括微处理器、数据存储器、程序存储器、3-8线译码器、地址锁存器、定闹时钟信号发生器与微处理器监控电路；其特征是：

●它还包括温度传感器、气压传感器与上位计算机；所述上位计算机中安装系统、数据采集和处理软件；

●所述定闹时钟信号发生器是小时定闹模式，并在整点时刻定闹时钟信号发生器产生定闹中断信号；

●所述光干涉瓦斯传感器的干涉条纹信号经信号调理电路、模拟开关和A/D转换器转换并计算后的数据，温度传感器采集到的温度信息经模拟开关和A/D转换器转换后的数据，及气压传感器采集到的气压数据存储到数据储存器中；

●所述程序存储器中还包含用来控制采集数据和对采集的数据进行计算和存储的数据采集和处理程序。

所述的气压传感器U11采用数字式气压传感器，该数字式气压传感器的主时钟信号是由外接的振荡电路产生的；所述振荡电路由两片瓷片电容C1和C2、一只晶体CRY1、一个金属膜电阻R4和两个反相器U17与U18组成。两片瓷片电容C1和C2的一端接地另一端分别与晶体CRY1两端连接，同时，晶体CRY1的两端与电阻R4的两端连接后，一端接反相器U17的输入端，另一端接反相器U17的输出端，反相器U17的输出端与反相器U18的输入端连接，反相器U18的输出端接气压传感器U11的主时钟信号输入端。

所述的瓦斯浓度智能测试系统的光干涉瓦斯传感器，包括光源、聚光镜、气室、背面镀有反射膜的平面镜、折光棱镜、反射棱镜、负透镜、大反射棱镜和光电转换装置，其特征是：在光干涉瓦斯传感器气样室的出气管术端与装在外壳体上的堵头之间增设有一个过滤室。

一种瓦斯浓度智能测试方法，采用上述由光干涉瓦斯传感器、信号调理电路、模拟开关、A/D转换器、数据采集和处理模块、数据传输模块与系统电源；温度传感器、气压传感器与上位计算机组成的瓦斯浓度智能测试系统；其特征是：该瓦斯浓度智能测试方法为：

●由光干涉瓦斯传感器、温度传感器和气压传感器测量被测点的瓦斯浓度、温度和气压三种数据；

●定闹时钟信号发生器的定闹模式为小时定闹；