一种新型矿用无线自诊断激光甲烷传感器的制作方法

本实用新型涉及气体检测领域，具体而言涉及一种新型矿用无线自诊断激光甲烷传感器。

背景技术：

煤矿是我国的主要能源，在国民经济建设中占有重要地位。然而我国的煤矿安全生产问题却十分突出，矿难发生概率较高，而引发矿难的最主要原因是煤矿井下的瓦斯爆炸，瓦斯的主要成分为甲烷，我国煤矿现有的甲烷传感器主要分为：催化元件式(热催化式)、光干涉式及红外式等，虽然现有传感器客户接受度高、价格便宜，但是需定期校正，很难达到长期可靠和精确地检测井下的各种气体。因此为了有效减小矿难发生的概率，需要一种新型传感器可以及时、准确地检测甲烷气体的产生源、浓度，并且克服现有产品所存在的问题例如零点漂移、使用寿命短、定期进行调零和校正等。

随着激光技术在煤矿监控领域的发展，具有良好前景的激光光谱吸收传感技术在国际上越来越受到广泛的重视，与常规的矿用传感技术相比，激光传感技术具有：响应速度快、抗干扰能力强、调校周期长、安全性能及灵敏度高等诸多优势，所以煤矿用激光传感器必将取代传统传感器，而成为下一代煤矿监测系统产品发展的必然趋势。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中的缺陷，现提供一种新型矿用无线自诊断激光甲烷传感器。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

本实用新型一种新型矿用无线自诊断激光甲烷传感器，其特点在于，所述新型矿用无线自诊断激光甲烷传感器包括激光器、光源控制模块、浓度显示模块、报警模块、人机交互模块、通讯模块、光信号处理模块、信号传输线、中央控制器和电压信号采集模块，所述中央控制器与所述光源控制模块和光信号处理模块分别通过所述信号传输线相连接，所述光源控制模块与所述激光器通过所述信号传输线相连接，所述浓度显示模块、报警模块、人机交互模块、通讯模块和电压信号采集模块与所述中央控制器分别通过所述信号传输线相连接。

优选地，所述激光器为TOSA激光器。

优选地，所述TOSA激光器与所述光信号处理模块通过光波相连接。

优选地，所述光波用于检测甲烷气体浓度值。

优选地，所述中央控制器设置有64个引脚。

优选地，所述报警模块设置有甲烷浓度≥1.0％时自动报警。

优选地，所述人机交互模块通过手动对所述中央控制器进行调零、标校、设置报警点。

优选地，所述通讯模块设置有无线信号RFID、有线信号485和有线信号CAN。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型调校周期长、不需定期标校；抗干扰能力强、不受水蒸气、粉尘及干扰气体影响；响应速度快、测量误差低、防震、防水性能强。同时对电源电压的波动还具有自检自诊断的功能，稳定性好，检测精度高，使用操作简单。

附图说明

图1为本实用新型的较优实施例的激光甲烷传感器的结构示意图。

图2为本实用新型的较优实施例的中央控制器电路的结构示意图。

图3为本实用新型的较优实施例的光源控制模块、激光器和光信号处理模块的电路结构示意图。

图4为本实用新型的较优实施例的显示模块的电路结构示意图。

图5为本实用新型的较优实施例的报警模块的电路结构示意图。

图6为本实用新型的较优实施例的人机交互模块的电路结构示意图。

图7为本实用新型的较优实施例的电压信号采集模块的电路结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

本实用新型一种新型矿用无线自诊断激光甲烷传感器，包括激光器1、光源控制模块2、浓度显示模块3、报警模块4、人机交互模块5、通讯模块6、光信号处理模块8、信号传输线9、中央控制器10和电压信号采集模块11，中央控制器10与光源控制模块2和光信号处理模块8分别通过信号传输线9相连接，光源控制模块2与激光器1通过信号传输线9相连接，中央控制器10通过光源控制模块2对激光器1进行激光波长控制及调制，中央控制器10的51引脚连接光源控制模块2的3引脚，光源控制模块2的6引脚通过R17连接激光器1的1引脚，激光器1的2引脚连接激光器1中LD1的1引脚，激光器1中LD1的2引脚连接光源控制模块2的2引脚，经过调制后的激光信号被光信号处理模块8接收，光波7用于检测当前环境中的甲烷气体浓度，光信号处理模块8对甲烷气体浓度进行分析后传输到中央控制器10中，光信号处理模块8的2、3引脚依次顺序连接光信号处理模块8中PD1的1、2引脚，光信号处理模块8的6引脚连接中央控制器10的52引脚，完成当前甲烷气体浓度的检测，浓度显示模块3、报警模块4、人机交互模块5、通讯模块6和电压信号采集模块11与中央控制器10分别通过信号传输线9相连接。

中央控制器10将检测到的甲烷气体浓度通过浓度显示模块3进行甲烷浓度显示，中央控制器10的37、38、39、40、41、42、43、46引脚依次顺序连接浓度显示模块3的11、7、4、2、1、10、5、3引脚，中央控制器10的33、34、35、46引脚依次顺序连接浓度显示模块3的12、9、8、6引脚。

中央控制器10控制报警模块4，中央控制器10的25引脚通过R15连接报警模块4中Q1的1引脚，报警模块4中Q1的3引脚连接报警模块4中SHENG1的2引脚，通过控制报警模块4中SHENG1的2引脚产生光报警，中央控制器10的26引脚通过R16连接报警模块4中Q2的1引脚，报警模块4中Q2的3引脚连接报警模块4中GUANG1的2引脚，通过控制报警模块4中GUANG1的2引脚产生声报警。

人机交互模块5，中央控制器10的27引脚连接人机交互模块5的1引脚接收外部控制信号。

电压信号采集模块11通过分压的方式对供电电源电压进行采集，中央控制器10的24引脚连接电压信号采集模块11中R21的1引脚，电压信号采集模块11中R21的2引脚采集传感器输入电压正，中央控制器10的24引脚连接电压信号采集模块11中R22的1引脚，电压信号采集模块11中R22的2引脚采集传感器输入电压负，传感器正常工作电压范围9～24VDC，当供电电源电压超过此范围后会影响传感器的正常工作，电压信号采集模块11将采集到的供电电源电压反馈给中央控制器10，中央控制器10如果判断当前电源供电电压超出正常工作电压范围后，通过报警模块4进行声光报警提示故障信息，完成自检自诊断功能。

优选地，激光器1为TOSA激光器，TOSA激光器与光信号处理模块8通过光波7相连接，光波7用于检测甲烷气体浓度值，中央控制器10设置有64个引脚，报警模块4设置有甲烷浓度≥1.0％时自动报警，人机交互模块5通过手动对中央控制器10进行调零、标校、设置报警点，通讯模块6设置有无线信号RFID、有线信号485和有线信号CAN，中央控制器10将检测到的甲烷气体浓度通过通讯模块6上传到监控中心。

以上结合附图实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本实用新型做出种种变化例。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。因而，实施例中的某些细节不应构成对本实用新型的限定，本实用新型将以所附权利要求书界定的范围作为本实用新型的保护范围。