专利名称：智能甲烷检测记录仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电子技术领域的一种智能控制检测装置。
在采矿和地下挖掘作业中，瓦斯对于安全作业有着极大的威胁，其中的甲烷、一氧化碳和氧气等气体一旦达到一定浓度，将危及人员及矿井的安全，因此有关部门一般都为地下作业人员配备了甲烷检测报警仪。但目前所使用的甲烷检测报警仪具有体积大而不便携带、操作麻烦、可靠性和精确性差等缺陷，功能不够全面，其电路结构也不利于扩充新的检测功能；还有一个缺陷是就是一旦装置因碰撞、水淹或遇火受损，其内部的数据存储器极易因损坏而使其中的检测结果数据无法复原而再读出，则无法对地下的检测记录进行分析。
本实用新型的目的在于提供一种具有高可靠性和高精确性、体积小、功能齐全且扩充性好、操作简便、能可靠保存检测数据的智能甲烷检测记录仪。
本实用新型的技术方案如下它是由用于检测甲烷浓度的甲烷传感器、恒压电路、用于检测信号放大的放大器、提供工作电源的本质安全电源、显示特性参数和检测结果数码显示器、控制功能选择和调整的按键、用于存储检测结果数据的数据存储器、声光报警器和可实现过程控制、数据处理、零点跟踪及输出特性校准的微处理器组成，其中微处理器分别连接甲烷传感器、放大器、按键、数据存储器和本质安全电源，微处理器又通过显示驱动器与数码显示器相连，本质安全电源又与恒压电路、放大器相连，甲烷传感器又与恒压电路、放大器相连。甲烷传感器的工作电压由本质安全电源通过恒压电路提供，甲烷传感器采集到外界的甲烷气体浓度信号，经放大器作信号放大后送入微处理器，由微处理器处理后将甲烷浓度值及时间、温度等其它数据存入数据存储器，同时在数码显示器上显示甲烷浓度值，一旦该甲烷浓度值超过预置的浓度警戒值，则立即由声光报警器发声发光报警。
本实用新型采用先进的超微型微处理器可实现零点跟踪及输出特性校准，即将传感器特性变化(包括零点漂移及增益衰减变化)均记录并保存下来，检测时通过计算消除这些变化因子对检测结果的影响所导致的误差。微处理器的软件还可修正因传感器的非线性导致对检测精度的影响。本实用新型还可将本质安全电源提供的电池电压的采样信号输入微处理器，以监视该电池电压并通过软件修正因此导致的检测误差。本实用新型还可在微处理器内设置传感器的正常工作值，通过对传感器工作状态的检测，可判断其工作状况是否正常，在传感器发生故障时发出提示信号。
本实用新型通过恒压电路还可连接一氧化碳传感器、氧气传感器或温度传感器等其它传感器，使本实用新型可同时对外界空气中的一氧化碳、氧气的浓度及温度值等参数进行检测。本实用新型所述的数据存储器采用非易失性存储器，这样即使断电也仍能保存所存储的各项检测数据。本实用新型可利用微处理器提供的通讯接口将数据输入至计算机保存或处理。
本实用新型所述的数据存储器之外层采用封闭的金属钢体壳、隔热绝缘材料及耐高温材料构成保护层，这种坚固的保护层可以防碰防摔、防水、防火，即使在发生瓦斯暴炸的超高温下仍能保护数据存储器安然无恙，事故后可在被破坏的机壳内取出数据存储器，通过专用接口可以将数据存储器内的数据读出并打印，这样通过对事故前检测记录的原始数据进行分析，有助于了解事故原因和过程。
本实用新型具有高可靠性和高精确性，它的零点跟踪及输出特性校准功能可自动而有效地修正相应的检测结果误差，提高数据精度；体积小，容易携带，其外形尺寸可设计为116×62×28mm，重250克；它功能齐全，扩充性好，可以同时检测甲烷、一氧化碳、氧气等气体浓度及温度、时间等多个参数；智能化程度高，操作简便，只需设计四个按键即可完成所有功能选择并实现参数调整；本实用新型还能可靠保存检测数据，对其中数据存储器所设置的保护层使其在整个装置受损时，仍可确保数据万无一失。本实用新型适用于煤矿井下或隧道的采掘工作面，可作为煤矿安全仪器更新换代的高科技产品。
以下结合附图进一步说明本实用新型。
图1是本实用新型的原理结构框图；图2是本实用新型的电路原理图。
图1和图2反映了本实用新型的基本结构。进行检测时，既可连续自动检测，也可以手动控制点测，检测结果数据经微处理器处理后，存储在专用的非易失性数据存储器内。检测记录的数据可通过按键功能选择将数据在数码显示器上显示，也可通过专用的通讯接口联接打印机并将数据打印输出，并可与进行计算机数据通讯，将所记录的数据存入磁盘。
图2中本实用新型采用4个按键，即开关键SR、调零/加1键S1、校准/减1键S2、功能转换键S3，用户通过这4个键的操作，即可完成全部的功能。本实用新型工作时共分为以下四大功能模式1、基本模式测量及记录模式，在此模式中完成甲烷含量的检测和报警、数据记录、电池电压测量及显示、调零及校准以及手动记录等功能。
2、模式0时间、日期及仪器编号设置和显示模式。在此模式中，可实现日期及时间的显示和修改、仪器编号的设定、定时记录、检测周期的设定、仪器零点跟踪和校准值的观察。
3、模式1记录数据读出模式，在此模式中，通过键盘操作将数据存储器内的信息调出在数码显示器上循环显示。
4、模式2打印及与计算机通讯模式，在此模式中，完成对数据存储器中的数据在专用打印机上打印输出、与计算机进行数据通讯。
本实用新型的数码显示器可采用图2右上角的5位LED数码管及三极管Q1～Q5，甲烷浓度值用3位数码管显示，时间显示需5位数码管。甲烷传感器采用载体催化元件(又称黑白元件)传感器RH和RB，一氧化碳传感器和氧气传感器均采用电化学定电位传感器。甲烷传感器的供电由比较器U1:B和三极管T2组成的恒压电路提供，黑白元件RH和RB与电阻R23、R24及电位器P1构成惠斯顿电桥，该桥路之输出送入放大器放大后形成甲烷浓度信号并送入微处理器。另外由电阻R11和R12构成的分压电路将电池E之电压值输入微处理器U0进行采样，由微处理器U0监视电池电压，当电池电压较低时可对本实用新型的检测结果进行相应的修正。本实用新型的传感器工作时，其工作状态由R25输入微处理器，根据预置的正常工作值判断其工作状况及故障状况，当传感器工作不正常时则由微处理器发出提示信号。在图2中，数据存储器U4受保护层保护，即使发生事故，本实用新型被埋住、其机壳及电路板被砸坏、或被水淹、或在瓦斯爆炸的瞬间高温等等恶劣环境下，仍可保护数据存储器U4不受损；封装的本质安全电源E可进行充电，它通过电子开关T1与微处理器U0相连；声光报警器包括电阻R13、发光管LED、喇叭SP；U2为时钟芯片，U3为显示驱动器，微处理器U0上提供的INT SCLT、SDAT、SCLE、SDAE脚构成通讯接口。
权利要求1.一种智能甲烷检测记录仪，其特征在于是由用于检测甲烷浓度的甲烷传感器、恒压电路、用于检测信号放大的放大器、提供工作电源的本质安全电源、显示特性参数和检测结果数码显示器、控制功能选择和调整的按键、用于存储检测结果数据的数据存储器、声光报警器和可实现过程控制、数据处理、零点跟踪及输出特性校准的微处理器组成，其中微处理器分别连接甲烷传感器、放大器、按键、数据存储器和本质安全电源，微处理器又通过显示驱动器与数码显示器相连，本质安全电源又与恒压电路、放大器相连，甲烷传感器又与恒压电路、放大器相连。
2.根据权利要求1所述的智能甲烷检测记录仪，其特征在于通过所述的恒压电路连接一氧化碳传感器、氧气传感器或温度传感器。
3.根据权利要求1所述的智能甲烷检测记录仪，其特征在于所述的数据存储器采用非易失性存储器。
4.根据权利要求1或3所述的智能甲烷检测记录仪，其特征在于所述的数据存储器之外层采用封闭的金属钢体壳、隔热绝缘材料及耐高温材料构成保护层。
专利摘要一种智能控制检测装置,由甲烷传感器、恒压电路、放大器、电源、数码显示器、按键、数据存储器、声光报警器和可实现过程控制、数据处理、零点跟踪及输出特性校准的微处理器组成,微处理器是联接和控制中心,并通过显示驱动器与数码显示器相连,甲烷传感器与恒压电路、放大器相连,数据存储器外有坚固的保护层;本实用新型可靠性高、精度高、体积小、功能齐全,可扩充检测一氧化碳、氧气及温度等功能,操作简便,能可靠保存检测数据。
文档编号G01N27/12GK2308898SQ9723877
公开日1999年2月24日 申请日期1997年8月22日 优先权日1997年8月22日
发明者罗志明, 胡泳军 申请人:罗志明, 胡泳军