[发明专利]载体催化甲烷气体浓度检测元件动态扩程装置及方法

说明书

本发明提供的一种载体催化甲烷气体浓度检测元件动态扩程装置，包括用于切换载体催化检测模式和热导检测模式的切换模块和用于控制切换模块切换检测模式的控制器；所述控制器的控制信号输出端与切换模块的控制输入端连接；所述控制器的载体催化检测输入端与切换模块的载体催化检测输出端连接；所述控制器的热导检测输入端与切换模块的热导检测输出端连接，用于接收热导检测模式下检测到的甲烷浓度信号；本发明将载体催化检测原理和热导检测原理相结合，克服单一载体催化元件测量范围窄的技术缺陷，实现对载体催化甲烷气体浓度检测元件动态扩程，且通过载体温度修正的方式提高甲烷气体浓度检测的精度，具有广泛的适用性。

技术领域

本发明涉及煤矿安全技术领域，具体涉及一种载体催化甲烷气体浓度检测元件动态扩程装置及方法。

背景技术

随着科技的进步，在煤矿企业中，无线传感器应用于矿井安全监测的情况将越来越普遍。在现有的甲烷传感器中，其检测原理大多是载体催化原理、热导原理、红外或激光光学检测原理，而红外或激光光学检测原理成本比载体催化原理、热导原理贵几十倍，限制了相关技术的推广应用。载体催化元件因甲烷浓度上升时内部催化剂的温度也随之上升，当温度大于600℃时，催化剂会发生氧化还原反应，元件随之失效，因此催化元件无法实现较高甲烷气体浓度的测量。大量实验证明，传统单一载体催化原理元件只能检测0～5％VOL范围内的甲烷气体浓度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种载体催化甲烷气体浓度检测元件动态扩程装置及方法，克服单一载体催化元件测量范围窄的技术缺陷，实现对载体催化甲烷气体浓度检测元件动态扩程。

本发明提供一种载体催化甲烷气体浓度检测元件动态扩程装置，包括用于切换载体催化检测模式和热导检测模式的切换模块和用于控制切换模块切换检测模式的控制器；

所述控制器的控制信号输出端与切换模块的控制输入端连接，用于向切换模块发送控制载体催化检测模式和热导检测模式切换的控制信号；

所述控制器的载体催化检测输入端与切换模块的载体催化检测输出端连接，用于接收载体催化检测模式下检测到的甲烷浓度信号；

所述控制器的热导检测输入端与切换模块的热导检测输出端连接，用于接收热导检测模式下检测到的甲烷浓度信号。

进一步，所述切换模块包括载体催化甲烷元件、匹配电阻R1、电子开关U1和电子开关U2；所述载体催化甲烷元件包括带催化剂的铂电阻R2和不带催化的铂电阻R3；所述电子开关U1和电子开关U2型号为ADG849；

所述控制器的控制信号输出端与电子开关U1的引脚1连接，所述电子开关U1的引脚6通过铂电阻R2与铂电阻R3的一端连接，所述铂电阻R3的另一端与电源VCC连接；所述电子开关U1的引脚4通过匹配电阻R1与铂电阻R2和铂电阻R3的公共连接点连接；所述电子开关U1的引脚2与电源VCC连接；所述电子开关U1的引脚3接地；

所述电子开关U2的引脚5与铂电阻R2和铂电阻R3的公共连接点连接；所述电子开关U2的引脚2与电源VCC连接；所述电子开关U2的引脚3接地；所述电子开关U2的引脚6作为切换模块的热导检测输出端与控制器的热导检测输入端连接；所述电子开关U2的引脚4作为切换模块的载体催化检测输出端与控制器的载体催化检测输入端连接。

进一步，还包括温度感应元件，所述温度感应元件设置在载体催化甲烷元件表面，用于测量载体催化甲烷元件的实时温度值；所述温度感应元件的信号输出端与控制器的温度信号输入端连接，用于将载体催化甲烷元件的实时温度值发送给控制器，控制器根据载体催化甲烷元件的实时温度值对检测到的甲烷浓度值进行修正。