[发明专利]一种基于静电感应的矿井粉尘浓度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及检测技术，特别涉及一种基于静电感应的矿井粉尘浓度传感器。

背景技术

粉尘是煤矿主要灾害之一，长期吸入，可引起尘肺病，而且粉尘具有爆炸性，给煤矿生产造成安全隐患。因此，必须对煤矿井下粉尘进行准确、实时检测，掌握井下粉尘浓度变化情况。目前普遍采用的粉尘传感器是激光散射传感器，其操作简单，测量速度快。但是这类传感器采用的是光学原理，粉尘容易堆积在光学镜头上，需要定期清理镜头，不然就会导致传感器的灵敏度降低，而且光散射传感器内部的风道过于复杂，容易沉积粉尘从而堵塞风道，影响传感器寿命。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的技术缺陷，提供一种可以有效解决表面因粉尘粘附、堆积、分布变化等造成传感器灵敏度降低的问题，并能够很好地克服光学传感器的缺点，抗干扰能力强，灵敏度高的结构简单的基于静电感应的矿井粉尘浓度传感器。

为达到上述目的，本发明提供的基于静电感应的矿井粉尘浓度传感器，包括金属支架，还包括金属屏蔽罩、绝缘管、左密封环、右密封环、金属电极、风机外罩、风机和电路盒，其中：金属屏蔽罩和绝缘管均呈圆筒形，金属屏蔽罩的左端和绝缘管的左端通过左密封环扣合相连接，金属屏蔽罩的右端和绝缘管的右端通过右密封环扣合相连接，绝缘管外壁与金属屏蔽罩内壁之间形成一个密闭的屏蔽空间，绝缘管的内壁构成直通式风道，风机外罩呈喇叭形，固定连接在金属屏蔽罩的右端，风机安装在风机外罩内；金属电极为3个，均呈圆环形，3个金属电极通过金属连接板相互连接，绝缘管的内壁中部设有等间距的电极凹槽，电极凹槽通过水平的连接凹槽相互连接在一起，3个金属电极分别位于电极凹槽中，金属连接板位于连接凹槽中；金属支架设有屏蔽接地，金属屏蔽罩安装在金属支架上，电路盒安装在金属屏蔽罩上方，电路盒内腔中安装有控制电路模块，电路盒的前方设有窗口，窗口处安装有数码管显示模块，金属屏蔽罩的上壁和电路盒的下壁分别设有通孔，金属电极的连接导线穿过两通孔与控制电路模块电相连；金属电极的感应信号接至控制电路模块，控制电路模块输出粉尘浓度的监测信号。

本发明基于静电感应的矿井粉尘浓度传感器，其中所述控制电路模块包括信号放大电路、模数转换电路、DSP处理器、报警电路和信号输出电路，所述信号放大电路、模数转换电路、DSP处理器与数码管显示模块依次相连，所述报警电路和信号输出电路分别与DSP处理器相连，金属电极的感应信号经信号放大电路、模数转换电路送到DSP处理器，DSP处理器的输出接至数码管显示模块，并由报警电路和信号输出电路输出粉尘浓度的监测信号。

本发明基于静电感应的矿井粉尘浓度传感器，其中所述信号输出电路的输出信号为标准信号输出，包括4-20mA电流信号输出、RS232/RS485信号输出和CAN总线输出。

本发明基于静电感应的矿井粉尘浓度传感器，其中所述金属电极采用紫铜片制成，金属屏蔽罩和金属支架使用铝材料制成，绝缘管和风机外罩采用聚四氟乙烯制成。

本发明基于静电感应的矿井粉尘浓度传感器，其中所述电路盒设有盒盖，盒盖四周安装有橡胶垫，电路盒的窗口前方设有透明有机玻璃封堵。

本发明基于静电感应的矿井粉尘浓度传感器，其中所述风机选用直流电机，风机与电路盒电相连，由控制电路模块供电。

本发明基于静电感应的矿井粉尘浓度传感器的优点和积极效果在于：由于采用了基于静电感应法的非接触式金属电极，感应式金属电极只对运动的颗粒产生反应，静态的颗粒或者堆积的颗粒对于电极没有影响，因而有效地解决了探头表面因粉尘粘附、堆积、分布变化等造成传感器灵敏度降低的问题。采用直通式大口径风道不会堵塞，能够很好地克服光学传感器的缺点。电极与控制电路都用金属罩密封，抗干扰能力强，其结构简单、免维护、灵敏度高。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明。

图1为本发明基于静电感应的矿井粉尘浓度传感器的结构爆炸图；

图2为本发明基于静电感应的矿井粉尘浓度传感器的结构剖视示意图；

图3为金属电极和绝缘管的结构示意图；

图4为控制电路模块的原理框图。

具体实施方式

参看图1和图2，本发明基于静电感应的矿井粉尘浓度传感器，包括金属支架9、金属屏蔽罩4、绝缘管2、左密封环12、右密封环13、金属电极1、风机外罩8、风机7和电路盒5。其中：金属电极1采用紫铜片制成，金属屏蔽罩4和金属支架9使用铝材料制成。绝缘管和风机外罩采用聚四氟乙烯制成，风机选用直流电机。