专利名称：光纤型一氧化碳检测报警器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种可用于易燃爆场合一氧化碳检测的光纤型一氧化碳检测报警器。
对于气体中一氧化碳含量的检测主要有电化法、光学法、电气法等，电化法缺点是起气敏作用的电解液寿命短，温度补偿也比较困难，光学法的缺点是所用气敏元件及装置较复杂，对使用要求高而且价格昂贵，气敏法所用的气敏元件主要有半导体和接触燃烧式两类，它们的主要缺点是工作时都必须使元件加温，工作温度达200℃以上，容易损坏，对被测气体的分辨率较差，容易受其他气体成分干扰，现有技术的一氧化碳检测报警器最大缺点是要进行电信号的检测与传输，由于在防爆要求很严的矿井或一些易燃易爆场合，电信号引入会引起爆炸，因此上述方法所用的一氧化碳检测报警器在使用上受到限制。
本实用新型的目的克服现有技术缺点，提供一种不用电信号检测和传输的光纤型一氧化碳检测报警器。
本实用新型的技术方案是这样来实现的，它包括由一氧化碳检测传感器、光纤传输部分及电子报警线路，一氧化碳检测传感器包括透光容器中放有硫酸钯－－硅钼酸铵溶液构成的湿式气敏元件和侧面设置测光透镜的支架构成的光学传感组件；湿式气敏元件放在支架内，测光透镜与入射光纤、出射光线耦合；湿式气敏元件与一氧化碳接触产生化学反应引起色差而产生的光变化信号经测光透镜、出射光纤传输到包括光电变换的电子报警线路。
本实用新型光的检测方法可为透射式和反射式两种，因而湿式气敏元件的容器有两种，对于透射式，容器与测光透镜邻接两侧而为透光材料所造成，可由玻璃或透明塑料，对反射式，这一容器，一个侧而仍为透光，而另一侧面则复盖有反射膜，可镀反射率高的金属薄膜，并且出射光纤和入射光纤可用一根光纤即用单光纤传输经Y型光纤耦合器把变化光信号送至电子报警线路。
本实用新型方案中设置的光学传感组件的支架为一凹形支架，同一轴线透镜位于支架两边，透镜可用棒透镜成球面透镜，透镜分别与入射光线和出射光线耦合，这一光电传感组件可用现场安装，调换湿式气敏元件，设有防尘隔光挡板，当湿式气敏元件中一定浓度配比的硫酸钯一硅钼酸铵溶液与一氧化碳气体接触反应后，产生化学反应，引起色差变化，使得单一波长下的光透过率发生变化，从而完成了气体一光之间的转换，对于不同浓度的一氧化碳气体含量对应不同的透过率，并且为理想的直线，一氧化碳检测传感器检测出同一氧化碳含量相关的光变化信号经光纤传输送至电子报警线路能显示报警几个PPm－几万PPm的一氧化碳含量。
本实用新型实施例结合附图作详细描述。
图1为透射式光纤型一氧化碳检测报警器结构原理图；图2为湿式气敏元件结构原理图；图3为光学传感组件结构主视图；图4为光学传感组件结构俯视图；图5为反射式光纤型一氧化碳检测报警器结构原理图。
图6为电子报警线路原理图。
由图1所示，本实用新型由三部分组成，包括由湿式气敏元件1和侧而设置测光透镜2的支架3构成的光学传感组件所组合的氧化碳检测传感器，由入射光纤4、出射光纤6组成的光纤传输部分及电子报警线路5。由图2所示，湿式气敏元件容器是由7－11五个面组成的小盒，上部敞开，在小盒内放入预先配制好的硫酸钯一硅钼酸铵溶液12，7、10为透光而，要求采用透光好的材料，8、9、11分别为前面、后面及底面，当出射光线传输方式改用反射方式时，则在侧面7外侧镀有反射率高的金属膜式其他材料。为避免溶液外溢容器上部敞开处亦可复盖具有透气性好的材料，由图3和图4所示，光学传感组件是一种将光信号通过光纤、透镜进行检测的光学机械结构，本实用新型采用1／4节距的自聚焦棒透镜对光纤入射光进行集束，用棒透镜连接成的光程距离具有体积小，易制作，光损耗小等优点，处于同一轴线的棒透镜2位于凹形支架3两边并分别与入射光纤4、出射光纤6耦合，支架3通过螺钉17安装在底座16上，为了考虑湿式气敏元件的安装位置，支架亦可旋转90°安装在底座16上，湿式气敏元件的一侧设置固定挡板18，盒盖14与底座16相配合，盒盖上均布圆孔，盒盖14下设置一块防尘板15，板上亦均匀开有与盒盖上互相错位的圆孔，防尘板下还设置有丝网式隔尘安全罩13，它可由金属或其他材料制成的丝网，这样达到挡光防尘目的，由于湿式气敏元件处于光电传感组件的凹形支架内，现场空气中一氧化碳气体通过盒盖及防尘板的圆孔与气敏元件的预先配制好的硫酸钯－硅钼酸铵溶液接触产生化学反应使溶液色差变化，从而使由电子报警线路中(如图6所示)光源经入射纤4传输到气敏元件内的光发生变化，这一变化的光信号经出射光纤6传送到电子报警线路进行显示报警。
电子报警线路中设置有一个发光二极管LED，由它发出红外光经入射光纤送到一氧化碳检测传感器中，传感器中产生的同一氧化碳含量有关的光信号变化由出射光纤传输经光连接器由光敏三极管BG1接收，经光变换后的电信号经运放A1放大到比较器A2与设定信号比较，当现场空气中的一氧化碳含量达到一定值时，即传感器光信号变化，使经A1放大的信号到达一定值时，A2输出低电位，触发11、12组成双稳态触发器，使报警指示灯光壳，与此同时，使13、14组成的音频振荡器工作，并由喇叭Y发出音频报警声，放大器工作点可由电位器W1调节，K为报警复位开关，由开湿式气敏元件对一氧化碳含量反应不可逆性，为此，每次经过放大后必须置，否则信号将叠加造成干扰，因而电路中需要时间控制器进行定时置零，这些可由微机实现，需要编制软件，增加成本及工作量，本实用新型通过简单电路实现，由光敏三极管BG1、电位器W1、电阻R2－R4运放A1连接成光电变换及信号放大电路；由电位器W2、电容C4、C5模拟开关19电阻R13、R14与非门，15反相器16、17及运放A3连接组成时间控制制电路，由R5、R6、R7电容C1比较器A2及模拟开关18连接成置零、取样，比较电路，由17输出电平信号对18、19组成的模拟开关进行控制，17输出高电平时，电路为置零状态，即此时模拟开关处于闭合状态，因此A1信号经R5送置A2与C1上电位经R6相比较，两者为同电位，A2输出低电平，当17输出为低电平时，电路为取样状态，即18处于开启状态，由于C1作用保持原电位，当A1输出大于原置零时电位并超过设定电压后，A2输出为高电平，取样、置零的时间长短由W2、W3分别调节，LED3为取样、置零状态显示。
实施例2由图5所示，采用反射方式传输光变化信号时，采用单光纤传输，即出入射光纤为同一根光纤，湿式气敏元件的侧面7复盖一层反射膜19，空气中一氧化碳含量与气敏溶液反应引起入射光变化经反射膜反射经光纤传输至光连接器20、Y型光纤耦合器21，为光敏三极管BG1接收。
本实用新型的优点是1、对一氧化碳检测、信号传输均不用电信号，不会产生电火花、属本质安全防爆，可直接用于煤矿、冶金、化工等需要对一氧化碳检测报警的场合。
2、采用硫酸钯一硅钼酸铵溶液作为一氧化碳气敏溶液，抗其他气体干扰能力强，而且寿命长，不用温度补偿。
3、本实用新型所用气敏元件及光学传感组件结构简单，而且只要改变气敏溶液成分，就可以对其他气体进行检测如HS、NO、NO2、CH4、CO2、O2、H2等，可扩大应用范围。
4、解决气敏溶液反应不可逆性采用由硬件组成的置零、采样、时间控制电路，线路简单成本低。
权利要求1.一种由一氧化碳检测传感器、信号传输线及电子报警线路组成的光纤型一氧化碳检测报警器，其特征在于，一氧化碳检测传感器包括透光容器中放有硫酸把一硅钼酸铵溶液构成的湿式气敏元件1和侧面设置测光透镜(2)的支架3构成的光学传感组件；湿式气敏元件放在支架(3)内，测光透镜(2)与入射光纤(4)、出射光纤(6)耦合；湿式气敏元件与一氧化碳接触产生化学反应引起色而产生的光变化信号经测光透镜，出射光线传输到包括光电变换的电子报警线路(5)。
2.根据权利要求1所述的光纤型一氧化碳检测报警器，湿式气敏元件的容器与测光透镜相邻接的两侧面为透光材制成。
3.根据权利要求1所述的光纤型一氧化碳检测报警器，其特征在于，湿式气敏元件的容器一侧面(7)复盖一层反射膜。
4.根据权利要求1所述的光纤型一氧化碳检测报警器，其特征在于，光学传感组件的支架(3)为一凹形支架，同一轴线的棒透镜(2)位于这支架两边，并分别和入射光纤(4)、出射光纤(6)耦合，支架(3)安装在底座(16)上，支架一边装一气敏元件固定档板(18)，盒盖(14)与底座(16)相配，盒盖上均布圆孔，盒盖下设置防尘板(15)，此板上开有与盒盖上圆孔相互错位的圆孔，防尘板(15)下还设置有丝网式隔尘安全罩(13)。
5.根据权利要求1所述的光纤型一氧化碳检测报警器，其特征在于，出射光纤和入射光纤可为一根光纤，与其耦合的为一个测光透镜，入射光与出射光的分离通过一光纤耦合器。
6.根据权利要求1所述的光纤型一氧化碳检测报警器，其特征在于，在电子报警电路中设置由光敏三极管(BG1)、电位器(W1)、电阻(R2－R4)，运放(A1)连接而成的光电变换放大电路，由电位器(W2)、电容(C4)、(C5)模拟开关(19)、电阻(R13)、(R14)与非门15、反相器16、17及运放A3连接组成的时间控制电路以及由(R5)、(R6)、(R7)、电容(C1)、比较器(A2)、模拟开关(18)连接成显零、取样、比较电路。
专利摘要本实用新型涉及一种可用于易燃易爆场合的光纤型一氧化碳检测报警器，它包括一氧化碳检测传感器，光纤传输部分及电子报警线路，传感器包括在透光容器中放有硫酸钯—硅钼酸铵溶液的湿式气敏元件和光学传感组件，本实用新型采用的信号检测和传输均不用电，因此属本质安全防爆，可直接用于煤矿、冶金、化工等需要对一氧化碳含量进行实时检测报警的场合，报警器结构简单，成本低具有较好的经济效益和社会效益。
文档编号G01N21/78GK2124473SQ9221565
公开日1992年12月9日 申请日期1992年6月5日 优先权日1992年6月5日
发明者周震榆, 周鼎国 申请人:机械电子工业部第二十三研究所