一种新型的地下深孔高湿度环境下气体浓度测量装置制造方法
【专利摘要】本实用新型属于环境监测设备的设计与制造【技术领域】，特别涉及一种新型的地下深孔高湿度环境下气体浓度测量装置，包括测量装置壳体由主壳体及集气气腔单元组成，装置顶端设固定圆盘；固定圆盘与主壳体连接并卡紧；在主壳体顶端置入固定螺纹环，气体感测探头插入接插电路板上；气体感测探头装入主壳体，插接电路板前端顶在固定螺纹环上；固定圆盘连接至主壳体上；信号处理单元及插接电路板固定在主壳体内；集气气腔单元为长度400mm的圆筒，在集气气腔上分布透气孔；集气气腔单元和主壳体外表面设阻水透气性材料；在阻水透气性材料外表面设密铜网。本实用新型主要应用于地下较深钻孔、煤矿巷道、地下隧道等高湿度环境下有害气体浓度的测量。
【专利说明】一种新型的地下深孔高湿度环境下气体浓度测量装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于环境监测设备的设计与制造【技术领域】，特别涉及一种新型的地下深孔高湿度环境下气体浓度测量装置。
【背景技术】
[0002]对有害气体的测量是现代环境监测一项重要内容。特别是对封闭空间的有害气体，如CO、CH4等气体的进行测量，有许多方法和测量手段。住友电木株式会社野口康夫等人发明了一种气体浓度测量仪，包括一个防潮超声波传感器，它有一层利用蒸发方式沉积在密封材料表面上的金属或类似材料，该仪器几乎不受温度和湿度的影响，可在高湿度下长时间连续高精度测量气体浓度。该超声波传感器基本上由超声波振动器、支架和密封材料构成。超声波传感器被嵌入一个块中，并用弹性密封材料密封，在密封材料表面、超声波传感器的振动端面和块端面上形成一层导电或非导电材料膜。上海龙棕电子有限公司宋克宗发明了一种耐高温高湿热导二氧化碳气体传感器，包括相互连接的传感器检测头和传感器电路。其特征在于:传感器检测头包括用于检测二氧化碳气体浓度的热导二氧化碳气体检测元件、用于检测温度的温度传感器、用于检测湿度的湿度检测元件和用于保持传感器检测头温度的加热元件；传感器电路用于处理热导二氧化碳气体检测元件、温度传感器、湿度检测元件和加热元件的电信号，并控制热导二氧化碳气体检测元件的工作模式。
[0003]经列举的以上气体浓度测量技术内容表明，目前国内有关不受温度和湿度影响的气体浓度测量仪器的研究虽然已见文献报道，但是由气体收集室、感测单元、信号采集处理单元、传感器深孔安装及固定部分组成，气体感测探头与信号处理单元采用接插式设计，采用高性能阻水透气性材料防护集气气腔及气体感测探头的地下深孔高湿度环境下气体浓度测量装置的研究未见文献报道。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于:提供一种可以埋设在地下较深钻孔或地下坑道内的高湿度环境下，并对有害气体进行稳定测量的装置，它既能克服钻孔或坑道内高湿度环境下水汽凝结对测量装置的影响，同时又能保证装置的高透气性，确保对气体浓度测量的准确性。
[0005]本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下:一种新型的地下深孔高湿度环境下气体浓度测量装置，包括测量装置壳体，该壳体采用铝合金材质制成，外形呈圆柱状，该壳体由装置后端的主壳体及位于所述装置前端的集气气腔单元组成，该装置顶端设置着固定圆盘，在固定圆盘的圆周上均勻设置着4个固定螺孔，固定圆盘圆心处设置信号电缆引出孔；固定圆盘通过连接螺纹及密封垫圈与主壳体连接并卡紧；在主壳体顶端首先置入固定螺纹环，然后将气体感测探头插入接插电路板上，将信号处理单元和接插电路板连接；按照气体感测探头朝下的方向，装入主壳体，并使气体感测探头卡入固定螺纹环内，同时将插接电路板前端顶在固定螺纹环上；固定圆盘通过连接螺纹及密封垫圈连接至主壳体上，同时将末端横向电路板后端固定；通过连接螺纹和固定螺纹环，将信号处理单元及插接电路板固定在主壳体内；所述装置前端集气气腔单元为长度400_的柱状圆筒，直径与主壳体一致，在集气气腔单元柱状圆筒周边及底面上均匀分布透气孔；集气气腔单元通过连接螺纹及密封垫圈与主壳体紧密连接为一体；在所述集气气腔单元和主壳体外表面包裹设置着阻水透气性材料，并在装置末端的连接处采用密封胶密封；在阻水透气性材料外表面，设置着双层密铜网进行防护。
[0006]本实用新型的有益效果:本实用新型总体外形设计为圆柱状，便于地下深孔内的安装布放。前端气体感测探头采用接插式设计，可以根据所要测量的气体类型和量程范围，方便快速的更换感测探头。同时，在装置的首段和中间段采用了高性能阻水透气性材料及双层密铜网进行防护，其中单层阻水透气材料防护可以实现装置在空气中的透气率不低于98%，并且可以承压2m水柱而不透水，极大地提高了装置在地下深孔高湿度环境下的稳定运行及测量准确性。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
[0008]图1是本实用新型的主视结构示意图；
[0009]图2是本实用新型阻水透气防护示意图；
[0010]图3气体测量装置与普通传感器对标准气体的测量结果比较。
【具体实施方式】
[0011]实施例1、一种新型的地下深孔高湿度环境下气体浓度测量装置，如图1及图2所示，包括测量装置壳体，该壳体采用铝合金材质制成，外形呈圆柱状，该壳体由装置后端的主壳体及位于所述装置前端的集气气腔单元组成，该装置顶端设置着固定圆盘1，在固定圆盘I的圆周上均匀设置着4个固定螺孔10，固定圆盘I圆心处设置信号电缆引出孔9;固定圆盘I通过连接螺纹2及密封垫圈7与主壳体连接并卡紧；在主壳体顶端首先置入固定螺纹环5，然后将气体感测探头6插入接插电路板14上，将信号处理单元4和接插电路板14连接；按照气体感测探头6朝下的方向，装入主壳体，并使气体感测探头6卡入固定螺纹环5内，同时将插接电路板14前端顶在固定螺纹环5上；固定圆盘I通过连接螺纹2及密封垫圈7连接至主壳体上，同时将末端横向电路板3后端固定；通过连接螺纹2和固定螺纹环5，将信号处理单元4及插接电路板14固定在主壳体内；所述装置前端集气气腔单元为长度400_的柱状圆筒，直径与主壳体一致，在集气气腔单元柱状圆筒周边及底面上均匀分布透气孔8 ;集气气腔单元通过连接螺纹15及密封垫圈7与主壳体紧密连接为一体；在所述集气气腔单元和主壳体外表面包裹设置着阻水透气性材料12，并在装置末端的连接处采用密封胶11密封；在阻水透气性材料12外表面，设置着双层密铜网13进行防护。
[0012]实践中，为便于测量装置在地下深孔内进行布放，外形设计为圆柱状，装置总体分为三段:首段为气体收集室，中间段为感测探头、信号采集及处理单元，末段为装置深孔安装及固定部分。装置前段:在装置内部前端为感测探头设计集气气腔，等效模拟装置周围介质的气体浓度环境，使得感测探头工作在一个气体浓度相对稳定的测量环境中，以提高探头对气体浓度测量的准确性。同时，装置的气体感测探头与信号处理单元电路板之间通过一个横向接插电路板连接，并在横向接插电路板上设计三个接插引脚，可以根据测量对象的种类和量程范围，实现不同气体感测探头之间的快速安装及更换。装置中间段:该单元接收气体感测探头的输出信号，并进行放大处理及信号转换，输出标准信号至后端的测量控制主机。装置末端:设计一个安装固定圆盘，该圆盘单侧附带螺纹，并在圆盘圆周上均匀分布四个(D5mm的通孔，圆盘中心预留ΦΙΟι?πι的圆孔。该圆盘通过单侧螺纹与中间段紧密连接。
[0013]针对深孔内的高湿环境，采用高性能阻水透气性材料对测量装置的首段及中间段进行防护设计，实现装置的稳定运行及提高测量准确性。同时采用80X80目的密铜网对测量装置进行防护，防止装置在深孔安装过程中对阻水透气性材料造成损坏。气体浓度测量数据通过信号电缆，由圆盘中心的预留孔传输至地表的测量控制主机。
[0014]测量装置阻水透气性验证
[0015](I)阻水性能检验
[0016]将气体测量装置放置于渗水的沙土中进行实验，直观观察没有水渗入测量装置内，同时气体测量装置工作正常。取出装置后用手触摸装置表面的防水透气材料，微有潮湿感。
[0017](2)透气性能检验
[0018]将本测量装置及普通气体传感器放置于充有标准浓度气体的密闭容器中，其测量数据曲线见图3，本测量装置的测量数据最大值为普通传感器的98%，且两种测量方式的数据的上升速率基本一致。
[0019]在排除人为影响及系统因素后，该实验验证了该测量装置在进行阻水透气防护设计后，可以稳定、准确的对气体浓度进行测量。
[0020]本装置的特点:1、测量装置前段设计集气气腔，等效模拟深孔内装置周围介质的气体浓度；2、装置感测探头与处理单元接口采用接插式设计，可根据测量气体类型和量程范围，方便快速的更换感测探头；3、在装置的集气气腔和主壳体外表面包裹阻水透气性材料，实现装置在高湿环境下的稳定可靠运行；4、装置采用柱状、分段式结构设计，安装及维护简单；2、装置后端设计固定圆盘，方便本装置的深孔安装及固定。
【权利要求】
1.一种新型的地下深孔高湿度环境下气体浓度测量装置，包括测量装置壳体，该壳体采用铝合金材质制成，外形呈圆柱状，该壳体由装置后端的主壳体及位于所述装置前端的集气气腔单元组成，其特征在于:该装置顶端设置着固定圆盘(1)，在固定圆盘(I)的圆周上均匀设置着4个固定螺孔(10)，固定圆盘(I)圆心处设置信号电缆引出孔(9);固定圆盘(I)通过连接螺纹(2)及密封垫圈(7)与主壳体连接并卡紧；在主壳体顶端首先置入固定螺纹环(5 )，然后将气体感测探头(6 )插入接插电路板(14 )上，将信号处理单元(4 )和接插电路板(14)连接；按照气体感测探头(6)朝下的方向，装入主壳体，并使气体感测探头(6)卡入固定螺纹环(5)内，同时将插接电路板(14)前端顶在固定螺纹环(5)上；固定圆盘(I)通过连接螺纹(2)及密封垫圈(7)连接至主壳体上，同时将末端横向电路板(3)后端固定；通过连接螺纹(2)和固定螺纹环(5)，将信号处理单元(4)及插接电路板(14)固定在主壳体内；所述装置前端集气气腔单元为长度400_的柱状圆筒，直径与主壳体一致，在集气气腔单元柱状圆筒周边及底面上均匀分布透气孔(8);集气气腔单元通过连接螺纹(15)及密封垫圈(7)与主壳体紧密连接为一体；在所述集气气腔单元和主壳体外表面包裹设置着阻水透气性材料(12)，并在装置末端的连接处采用密封胶(11)密封；在阻水透气性材料(12)外表面，设置着双层密铜网(13 )进行防护。
【文档编号】G01N33/00GK204228684SQ201420598301
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年10月16日 优先权日:2014年10月16日
【发明者】张东亮, 赵建伟, 吴祖堂, 白婷, 胡祥超, 黄晓飞, 刘现收 申请人:中国人民解放军63653部队