[实用新型]一种谐振式矿用瓦斯敏感探头

权利要求书

1.一种谐振式矿用瓦斯敏感探头，其特征在于：包括谐振体元件、甲烷吸附材料膜和用于驱动谐振体元件工作于厚度伸缩振动模态的激励电源（5），所述谐振体元件由压电陶瓷片（1）和设置在压电陶瓷片（1）顶部的吸附材料支撑体构成，所述甲烷吸附材料膜沉积在吸附材料支撑体的外露表面上，所述激励电源（5）的输出端与压电陶瓷片（1）电连接；所述吸附材料支撑体由下支撑圆环（2）、上支撑圆环（3）和均匀设置在下支撑圆环（2）与上支撑圆环（3）之间的多个支撑柱（4）构成，所述下支撑圆环（2）、上支撑圆环（3）和多个支撑柱（4）一体成型。

2.按照权利要求1所述的一种谐振式矿用瓦斯敏感探头，其特征在于：所述支撑柱（4）的数量为四个。

3.按照权利要求1所述的一种谐振式矿用瓦斯敏感探头，其特征在于：所述下支撑圆环（2）的外径与上支撑圆环（3）的外径相等且均为15mm～25mm，所述下支撑圆环（2）的内径与上支撑圆环（3）的内径相等且均为10mm～19mm，所述下支撑圆环（2）的厚度与上支撑圆环（3）的厚度相等且均为1mm～3mm，多个所述支撑柱（4）的高度相等且均为2mm～5mm。

4.按照权利要求1所述的一种谐振式矿用瓦斯敏感探头，其特征在于：所述吸附材料支撑体由磷青铜制成。

5.按照权利要求1所述的一种谐振式矿用瓦斯敏感探头，其特征在于：所述甲烷吸附材料膜为4A型沸石分子筛膜。

6.按照权利要求1所述的一种谐振式矿用瓦斯敏感探头，其特征在于：所述压电陶瓷片（1）为无铅压电陶瓷片。

7.按照权利要求6所述的一种谐振式矿用瓦斯敏感探头，其特征在于：所述无铅压电陶瓷片的形状为圆环形，所述无铅压电陶瓷片的外径为15mm～25mm，所述无铅压电陶瓷片的内径为10mm～19mm，所述无铅压电陶瓷片的厚度为0.1mm～0.3mm。

8.按照权利要求1所述的一种谐振式矿用瓦斯敏感探头，其特征在于：所述激励电源（5）包括信号发生器芯片（5-1）、微控制器模块（5-2）和与微控制器模块（5-2）相接的并口扩展电路（5-3），所述并口扩展电路（5-3）的输出端接有频率粗调电路（5-4）和频率微调电路（5-5），所述频率粗调电路（5-4）和频率微调电路（5-5）均与信号发生器芯片（5-1）相接，所述信号发生器芯片（5-1）的输出端为激励电源（5）的输出端。

9.按照权利要求8所述的一种谐振式矿用瓦斯敏感探头，其特征在于：所述微控制器模块（5-2）包括单片机AT89C51、晶振电路和复位电路，所述单片机AT89C51的第31引脚与外部电源的输出端VCC相接；所述晶振电路由晶振Y以及电容C1和C2组成，所述晶振Y的一端和电容C1的一端均与单片机AT89C51的第19引脚相接，所述晶振Y的另一端和电容C2的另一端均与单片机AT89C51的第18引脚相接，所述电容C1的另一端和电容C2的另一端均接地；所述复位电路由电阻R1和电容C3组成，所述电阻R1的一端和电容C3的一端均与单片机AT89C51的第9引脚相接，所述电阻R1的另一端接地，所述电容C3的另一端与外部电源的输出端VCC相接。

10.按照权利要求9所述的一种谐振式矿用瓦斯敏感探头，其特征在于：所述并口扩展电路（5-3）由芯片74L373、芯片8255A和芯片74LS138组成，所述芯片74L373的第1引脚接地，所述芯片74L373的第3引脚与单片机AT89C51的第39引脚和芯片8255A的第34引脚相接，所述芯片74L373的第4引脚与单片机AT89C51的第38引脚和芯片8255A的第33引脚相接，所述芯片74L373的第7引脚与单片机AT89C51的第37引脚和芯片8255A的第32引脚相接，所述芯片74L373的第8引脚与单片机AT89C51的第36引脚和芯片8255A的第31引脚相接，所述芯片74L373的第13引脚与单片机AT89C51的第35引脚和芯片8255A的第30引脚相接，所述芯片74L373的第14引脚与单片机AT89C51的第34引脚和芯片8255A的第29引脚相接，所述芯片74L373的第17引脚与单片机AT89C51的第33引脚和芯片8255A的第28引脚相接，所述芯片74L373的第18引脚与单片机AT89C51的第32引脚和芯片8255A的第27引脚相接；所述芯片8255A的第9引脚与芯片74L373的第2引脚相接，所述芯片8255A的第8引脚与芯片74L373的第5引脚相接，所述芯片8255A的第5引脚与单片机AT89C51的第17引脚相接，所述芯片8255A的第36引脚与单片机AT89C51的第16引脚相接，所述芯片8255A的第35引脚与电阻R1的一端和电容C3的一端相接，所述芯片8255A的第6引脚与芯片74L373的第11引脚相接；所述芯片74LS138的第1引脚与单片机AT89C51的第26引脚相接，所述芯片74LS138的第2引脚与单片机AT89C51的第27引脚相接，所述芯片74LS138的第3引脚与单片机AT89C51的第28引脚相接，所述芯片74LS138的第4引脚和第5引脚均接地，所述芯片74LS138的第6引脚与外部电源的输出端VCC相接；所述信号发生器芯片（5-1）为芯片MAX038，所述芯片MAX038的第1引脚、第7引脚、第8引脚、第11引脚、第12引脚和第13引脚均接地，所述芯片MAX038的第4引脚与外部电源的输出端VCC相接，所述芯片MAX038的第19引脚为激励电源（5）的输出端OUT；所述频率粗调电路（5-4）由芯片CD4051以及电容C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10和C11组成，所述芯片CD4051的第11引脚与芯片8255A的第14引脚相接，所述芯片CD4051的第10引脚与芯片8255A的第15引脚相接，芯片CD4051的第9引脚与芯片8255A的第16引脚相接，所述芯片CD4051的第4引脚通过电容C4接地，所述芯片CD4051的第2引脚通过电容C5接地，所述芯片CD4051的第5引脚通过电容C6接地，所述芯片CD4051的第1引脚通过电容C7接地，所述芯片CD4051的第12引脚通过电容C8接地，所述芯片CD4051的第15引脚通过电容C9接地，所述芯片CD4051的第14引脚通过电容C10接地，所述芯片CD4051的第13引脚通过电容C11接地，所述芯片CD4051的第3引脚与芯片MAX038的第5引脚相接；所述频率微调电路（5-5）由芯片DAC0832、芯片AD820和电阻R2组成，所述芯片DAC0832的第20引脚与外部电源的输出端VCC相接，所述芯片DAC0832的第7～4引脚依次对应与芯片8255A的第18～21引脚相接，所述芯片DAC0832的第16～13引脚依次对应与芯片8255A的第22～25引脚相接，所述芯片DAC0832的第1引脚与芯片74LS138的第15引脚相接，所述芯片DAC0832的第9引脚和第12引脚均接地，所述芯片DAC0832的第11引脚与芯片AD820的第3引脚相接，所述芯片AD820的第2引脚和第11引脚均接地，所述芯片AD820的第4引脚与外部电源的输出端VCC相接，所述芯片AD820的第1引脚通过电阻R2与芯片MAX038的第10引脚相接。