[实用新型]矿用红外甲烷传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种甲烷传感器，具体涉及一种用于煤矿的检测甲烷气体浓度的红外甲烷传感器。

背景技术

甲烷传感器是一种检测甲烷浓度的设备，主要是用于矿井和其他能够产生甲烷的场所。甲烷这种易燃易爆的气体是所有煤矿开采过程中必然产生的，是不可避免的，一旦甲烷浓度超标极易引发事故，对矿井内工作的工人产生很大的人身危害，由于甲烷是一种无色无味的气体，所以只能通过灵敏可靠的检测仪器才能进行检测。

传统的甲烷传感器由开有显示窗的传感器外壳、以及安装在传感器外壳内的电源电路、传感装置、信号处理电路、控制电路和LED电路组成，其中传感装置发出的报警信号经过处理电路发送给控制电路，控制电路识别出甲烷浓度并驱动LED电路显示报警，LED电路位于所述显示窗，电源电路为各单元电路供电，其中传感装置主要采用载体催化传感器检测甲烷浓度，是利用化学介质的化学性能进行检测。因此，在各种型号的煤矿检测监控系统中，由于用载体催化原理检测甲烷容易受到环境中其他气体的影响，这类甲烷传感器的缺点是校准周期短、使用寿命短、稳定性差、检测范围窄，特别是在甲烷浓度大于40.0%时，无法检测或者检测结果误差较大，存在安全方面的隐患。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种矿用红外甲烷传感器，这种甲烷传感器能够在宽范围内作高精度浓度检测。

为了解决上述问题，本实用新型通过以下方式来实现：

一种矿用红外甲烷传感器，包括控制单元电路、电源变换电路、甲烷探头、信号采集电路和信号输出电路，信号采集电路的输出端与控制单元电路通讯连接，电源变换电路为各单元电路供电，其特征在于：

所述甲烷探头为采用非色散红外检测技术甲烷红外探头；

所述控制单元电路包括微处理器，所述微处理器采用哈佛总线结构三级流水线；

所述信号采集电路包括对所述甲烷红外探头的模拟信号的进行采样和滤波的电路；

所述信号输出电路与控制单元电路通讯连接，将微处理器发出的频率信号或电平信号，经过整形、放大后形成用200Hz-1000Hz信号线性表示0.0～100.0%甲烷气体浓度的电信号传输给上级设备，实现甲烷浓度的上传。

进一步地，还包括显示电路，所述显示电路包括4只LED数码管和4只用于驱动LED数码管的驱动IC，所述微处理器通过IO口串行地将需要显示的编码发送至驱动IC驱动LED数码管发光，用于实现显示甲烷浓度。74HCT164是8位边沿触发式移位寄存器，微处理器通过IO口串行地将需显示的数字编码发送至74HCT164，74HCT164则并行输出编码驱动数码管，它对每段数码管的驱动电流最大为20mA，较大的驱动电流使数码管显示亮度较高，这有利于在煤矿井下黑暗环境的观察。

所述的驱动IC可以采用74HC164。

进一步地，还包括遥控接收电路，所述遥控接收电路与所述控制单元电路的微处理器通讯连接；所述遥控接收电路包括红外接收电路以及BL9149解码芯片，用于将串行红外光信号转换为串行电信号，该电信号由解码芯片还原发射端按键操作，并将电信号送至所述单元电路中的微处理器进行处理，以实现对传感器的遥控控制。

进一步地，还包括报警电路，所述报警电路包括发光二极管、有源蜂鸣器和发光二极管以及有源蜂鸣器的驱动电路，以在甲烷超标时实现声光报警。

比较理想的是所述述微处理器为采用32位ARM cortex-m3内核的STM32F103，具有丰富的外设和较强的抗干扰能力，很适用于工业控制，另此该系列处理器总线结构采用哈佛结构三级流水线，处理速度为1.25DMIPS/MHz，可有效提升整机的数据处理能力和响应时间。

所述电源变换电路可以包括将9－24VDC输入电压降至5VDC的一级DC/DC变换降压电路，以及三路由TC1185芯片精密稳压器构成的二级精密稳压电路。电源输入范围为9～24VDC，经一级DC/DC变换降压至5VDC，此DC/DC电路变换效率最低不小于85%，相比其它线性稳压器件平均效率小于50%的电路，提升了电源的使用效率，此5VDC为后级所有电路供电，经三路二级精密稳压器件稳压变换后得三路独立电压，分别为红外元件、微处理器、其它模块电路供电。

所述的信号采集电路的采用的A/D转换器比较理想的是其分辨率为16位，可以保证采样数据的精度和良好重复性。进一步地，所述的A/D转换器配备有一独立精度为0.1%的采用LM4041的参考电压源。