一种谐振式矿用瓦斯敏感探头的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种谐振式矿用瓦斯敏感探头，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，所述谐振体元件由压电陶瓷片和设置在压电陶瓷片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，所述激励电源的输出端与压电陶瓷片电连接；所述吸附材料支撑体由下支撑圆环、上支撑圆环和均匀设置在下支撑圆环与上支撑圆环之间的多个支撑柱构成，所述下支撑圆环、上支撑圆环和多个支撑柱一体成型。本实用新型结构简单，响应速度快，灵敏度高，工作电流小，对瓦斯浓度的测量过程中无化学反应、无高温，易于制成本安式传感器，适合应用于煤矿井下，使用寿命长，实用性强。
【专利说明】一种谐振式矿用瓦斯敏感探头
【技术领域】
[0001]本实用新型属于瓦斯浓度检测【技术领域】，具体是涉及一种谐振式矿用瓦斯敏感探头。
【背景技术】
[0002]煤矿安全一直是人们关注的社会热点问题，每一次的矿难都会引起政府、媒体、民众的极大关注。瓦斯是发生在煤矿中重大自然灾害的根源之一，瓦斯爆炸严重威胁到煤矿作业人员的生命安全，影响矿井的正常生产。矿井中瓦斯的主要成分是甲烷，有效准确地预测甲烷爆炸的相关信息关系重大。
[0003]甲烷(CH4)是矿山开采、工业领域中爆炸事故的罪魁祸首，甲烷气体作为惰性气体之一，是气体传感器研究中相对比较难检测的一类物质。目前，矿井中主要采用催化燃烧式甲烷传感器。催化燃烧式甲烷传感器感应电阻与环境中的可燃气体发生无焰燃烧，温度变化使感应电阻的阻值发生变化，打破电桥平衡从而输出电流信号。基于此原理，该传感器敏感探头易老化、需要定时清洗；测试速度较慢，其响应时间达到IOs ;同时又因采用恒定电流(国内产品约100mA，国外产品约200?300mA)产生无焰燃烧，因此电流较大，无法制成本安型传感器。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种谐振式矿用瓦斯敏感探头，其结构简单，响应速度快，灵敏度高，工作电流小，对瓦斯浓度的测量过程中无化学反应、无高温，易于制成本安式传感器，适合应用于煤矿井下，使用寿命长，实用性强，便于推广使用。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是: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，所述谐振体元件由压电陶瓷片和设置在压电陶瓷片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，所述激励电源的输出端与压电陶瓷片电连接；所述吸附材料支撑体由下支撑圆环、上支撑圆环和均匀设置在下支撑圆环与上支撑圆环之间的多个支撑柱构成，所述下支撑圆环、上支撑圆环和多个支撑柱一体成型。
[0006]上述的一种谐振式矿用瓦斯敏感探头，其特征在于:所述支撑柱的数量为四个。
[0007]上述的一种谐振式矿用瓦斯敏感探头，其特征在于:所述下支撑圆环的外径与上支撑圆环的外径相等且均为15mm?25mm,所述下支撑圆环的内径与上支撑圆环的内径相等且均为IOmm?19mm,所述下支撑圆环的厚度与上支撑圆环的厚度相等且均为Imm?3mm,多个所述支撑柱的高度相等且均为2mm?5mm。
[0008]上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。[0009]上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。
[0010]上述的一种谐振式矿用瓦斯敏感探头，其特征在于:所述压电陶瓷片为无铅压电陶瓷片。
[0011]上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IOmm?19mm,所述无铅压电陶瓷片的厚度为0.1mm?0.3mm。
[0012]上述的一种谐振式矿用瓦斯敏感探头，其特征在于:所述激励电源包括信号发生器芯片、微控制器模块和与微控制器模块相接的并口扩展电路，所述并口扩展电路的输出端接有频率粗调电路和频率微调电路，所述频率粗调电路和频率微调电路均与信号发生器芯片相接，所述信号发生器芯片的输出端为激励电源的输出端。
[0013]上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Cl和C2组成，所述晶振Y的一端和电容Cl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Cl的另一端和电容C2的另一端均接地；所述复位电路由电阻Rl和电容C3组成，所述电阻Rl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Rl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。
[0014]上述的一种谐振式矿用瓦斯敏感探头，其特征在于:所述并口扩展电路由芯片74L373、芯片8255A和芯片74LS138组成，所述芯片74L373的第I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Rl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I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为芯片MAX038，所述芯片MAX038的第I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引脚为激励电源的输出端OUT ;所述频率粗调电路由芯片CD4051以及电容C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10和Cll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⑶4051的第10引脚与芯片8255A的第15引脚相接，芯片⑶4051的第9引脚与芯片8255A的第16引脚相接，所述芯片⑶4051的第4引脚通过电容C4接地，所述芯片⑶4051的第2引脚通过电容C5接地，所述芯片⑶4051的第5引脚通过电容C6接地，所述芯片⑶4051的第I引脚通过电容C7接地，所述芯片⑶4051的第12引脚通过电容C8接地，所述芯片⑶4051的第15引脚通过电容C9接地，所述芯片⑶4051的第14引脚通过电容ClO接地，所述芯片⑶4051的第13引脚通过电容Cl I接地，所述芯片⑶4051的第3引脚与芯片MAX038的第5引脚相接；所述频率微调电路由芯片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I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I引脚通过电阻R2与芯片MAX038的第10引脚相接。
[0015]本实用新型与现有技术相比具有以下优点:
[0016]1、本实用新型结构简单,设计新颖合理,实现方便。
[0017]2、本实用新型采用了吸附原理，与催化燃烧式传感器相比，无需频繁清洗与更换，响应时间在Is以内，响应速度快,工作状态下的最大电流在10-5Α，工作电流小，对瓦斯浓度的测量过程中无化 学反应、无高温，易于制成本安式传感器，适合应用于煤矿井下。
[0018]3、本实用新型压电陶瓷片为无铅压电陶瓷片，避免了铅基陶瓷在使用过程中对环境的污染。
[0019]4、本实用新型吸附材料支撑体由磷青铜制成，甲烷吸附材料膜为4Α型沸石分子筛膜，压电陶瓷片为无铅压电陶瓷片，这样的材质搭配能够使得该瓦斯敏感探头具有很高的灵敏度。
[0020]5、本实用新型通过将吸附材料支撑体设置成由下支撑圆环、上支撑圆环和多个支撑柱构成的双层结构，增加了能够有效沉积甲烷吸附材料膜的外表面的面积，能够提高该瓦斯敏感探头的灵敏度。
[0021]6、本实用新型的使用寿命长，实用性强，便于推广使用。
[0022]综上所述，本实用新型结构简单，响应速度快，灵敏度高，工作电流小，对瓦斯浓度的测量过程中无化学反应、无高温，易于制成本安式传感器，适合应用于煤矿井下，使用寿命长，实用性强，便于推广使用。
[0023]下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型的结构示意图。
[0025]图2为本实用新型激励电源的电路原理框图。
[0026]图3为本实用新型激励电源的电路原理图。[0027]附图标记说明:
[0028]I一压电陶瓷片； 2—下支撑圆环； 3—上支撑圆环；
[0029]4 一支撑柱；5—激励电源； 5-1—信号发生器芯片；
[0030]5-2 一微控制器模块；5_3—并口扩展电路；5_4—频率粗调电路；
[0031 ]5~5 一频率微调电路。
【具体实施方式】
[0032]如图1所示，本实用新型包括谐振体元件、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I和设置在压电陶瓷片I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I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。通过将吸附材料支撑体设置成由下支撑圆环2、上支撑圆环3和多个支撑柱4构成的双层结构，增加了能够有效沉积甲烷吸附材料膜的外表面的面积。
[0033]如图1所示，本实施例中，所述支撑柱4的数量为四个。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IOmm~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。优选地,所述下支撑圆环2的外径和上支撑圆环3的外径均为20mm，所述下支撑圆环2的内径和上支撑圆环3的内径均为14.5mm,所述下支撑圆环2的厚度和上支撑圆环3的厚度均为2mm,四个所述支撑柱4的高度均为3.5mm。
[0034]如图1所示，本实施例中，所述吸附材料支撑体由磷青铜制成。所述甲烷吸附材料膜为4A型沸石分子筛膜。所述压电陶瓷片I为无铅压电陶瓷片。这样的材质搭配能够使得该瓦斯敏感探头具有很高的灵敏度。
[0035]如图1所示，本实施例中，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IOmm~19mm,所述无铅压电陶瓷片的厚度为0.1mm~0.3mm。优选地，所述无铅压电陶瓷片的外径为20mm，所述无铅压电陶瓷片的内径为104.5_，所述无铅压电陶瓷片的厚度为0.2_。
[0036]如图2所示，本实施例中，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。
[0037]如图3所示，本实施例中，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Cl和C2组成，所述晶振Y的一端和电容Cl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Cl的另一端和电容C2的另一端均接地；所述复位电路由电阻Rl和电容C3组成，所述电阻Rl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Rl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。
[0038]如图3所示，本实施例中，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I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Rl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I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I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Cll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⑶4051的第10引脚与芯片8255A的第15引脚相接，芯片⑶4051的第9引脚与芯片8255A的第16引脚相接，所述芯片⑶4051的第4引脚通过电容C4接地，所述芯片⑶4051的第2引脚通过电容C5接地，所述芯片⑶4051的第5引脚通过电容C6接地，所述芯片⑶4051的第I引脚通过电容C7接地，所述芯片⑶4051的第12引脚通过电容C8接地，所述芯片⑶4051的第15引脚通过电容C9接地，所述芯片⑶4051的第14引脚通过电容ClO接地，所述芯片⑶4051的第13引脚通过电容Cll接地，所述芯片⑶4051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I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I引脚通过电阻R2与芯片MAX038的第10引脚相接。所述芯片MAX038的第4弓丨脚与外部电源的输出端VCC相接，芯片MAX038的第3引脚悬空，使得芯片MAX038的输出波形为正弦波；通过设置并口扩展电路5-3，能够方便地实现该瓦斯敏感探头功能的扩展，例如，可以在并口扩展电路5-3上连接占空比调节电路，连接到芯片MAX038的第8引脚，能够实现对芯片MAX038输出的正弦波占空比的调节。
[0039]具体实施时，所述电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8、电容C9、电容ClO和电容Cll的容值分别为20 μ F,2 μ F,0.2 μ F,20nF,2nF,200pF 20pF ;所述外部电源的输出端VCC输出的电压为+5V。
[0040]本实用新型的工作过程是:通过芯片MAX038输出正弦波，芯片MAX038的占空比选择端引脚DADJ接地，使得输出的正弦波的占空比为50% ;芯片MAX038的频率段选择端引脚COSC连接频率粗调电路5-4中芯片⑶4051的第3引脚，芯片⑶4051通过选通不同容值的电容，选择芯片MAX038输出正弦波的频率段，即确定出谐振体元件振动的频率，例如，当选通容值为2(^?的电容(:4时，芯片獻乂038输出正弦波的频率段为IHz~15Hz ;当选通容值为2yF的电容C5时，芯片MAX038输出正弦波的频率段为15Hz~150Hz ;当选通容值为
0.2 μ F的电容C6时，芯片ΜΑΧ038输出正弦波的频率段为150Hz~1.5KHz ;当选通容值为20nF的电容C7时，芯片MAX038输出正弦波的频率段为1.5kHz~15kHz ;当选通容值为2nF的电容C8时，芯片MAX038输出正弦波的频率段为IkHz~150kHz ;当选通容值为200pF的电容ClO时，芯片MAX038输出正弦波的频率段为150kHz~1.5MHz ;当选通容值为20pF的电容Cll时，芯片MAX038输出正 弦波的频率段为1.5MHz~15MHz ;芯片MAX038的频率调节端引脚IIN通过电阻R2连接频率微调电路5-5中芯片AD820的第I引脚，单片机AT89C51与芯片DAC0832相配合产生不同的电压值，经过芯片AD820放大后，再经过电阻R2转换为电流值，输入芯片MAX038实现芯片MAX038输出正弦波的频率的微调，达到了精确调整芯片MAX038输出正弦波的频率的目的，用以驱动谐振体元件工作于厚度伸缩振动模态。
[0041]该瓦斯敏感探头使用时，通过在压电陶瓷片I上外接阻抗检测电路，检测该瓦斯敏感探头在不同振动频率下的阻抗，该瓦斯敏感探头阻抗最小的频率即为谐振频率，在不同的甲烷浓度下，甲烷吸附材料膜吸附的甲烷质量不同，导致该瓦斯敏感探头的谐振频率不同，在不同甲烷浓度下，谐振频率相对于未吸附前的谐振频率的偏移量与甲烷浓度成单值函数关系，这样就能够实现对甲烷浓度的检测。
[0042]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
【权利要求】
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(I)和设置在压电陶瓷片(I)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(I)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IOmm~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(I)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IOmm~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Cl和C2组成，所述晶振Y的一端和电容Cl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Cl的另一端和电容C2的另一端均接地；所述复位电路由电阻Rl和电容C3组成，所述电阻Rl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Rl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I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Rl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I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I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(:4、05、06、07、08、09、(:10和(:11组成，所述芯片⑶4051的第11引脚与芯片8255A的第14引脚相接，所述芯片⑶4051的第10引脚与芯片8255A的第15引脚相接，芯片⑶4051的第9引脚与芯片8255A的第16引脚相接，所述芯片⑶4051的第4引脚通过电容C4接地，所述芯片⑶4051的第2引脚通过电容C5接地，所述芯片⑶4051的第5引脚通过电容C6接地，所述芯片⑶4051的第I引脚通过电容C7接地，所述芯片⑶4051的第12引脚通过电容C8接地，所述芯片⑶4051的第15引脚通过电容C9接地，所述芯片⑶4051的第14引 脚通过电容ClO接地，所述芯片⑶4051的第13引脚通过电容Cll接地，所述芯片⑶4051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I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I引脚通过电阻R2与芯片MAX038的第10引脚相接。
【文档编号】G01N33/22GK203772851SQ201420167092
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年4月8日 优先权日:2014年4月8日
【发明者】杜慧玲, 史翔, 王瑾, 陈剑, 杜婕, 张灿, 张盼 申请人:西安科技大学