专利名称:可燃气体检测器的制作方法
本实用新型是一种便携式半导体器件原理型可燃气体检漏技术仪器。适用于天燃气、煤气、液化石油气、氢气等可燃气体微量泄漏的灵敏快速检测。
人类使用天燃气、人造燃气已有3000多年历史，但是近百年才开始研制仪器，发展专门技术检测可燃气体配气系统、输气干线的具有危害性的气体泄漏。通常使用的可燃气体的检测仪器有五种，第一种为点火测试，这是一种原始的检漏方法，用火种去引燃泄漏的可燃气体，该方法的优点是简单，证明泄漏准确直观，缺点是极不安全；第二种是火焰离子化检漏仪，这种仪器的优点是检漏灵敏度较高，缺点是仪器结构复杂，成本高；第三种是声波式检漏仪，这是以声音在不同种类的气体传播的速度不同为理论根据设计的检漏仪器，这种仪器的优点是灵敏度较高，缺点是结构复杂，成本高；第四种是激光式检测器，利用不同频率的激光对可燃气体的吸收，完成可燃气体的检测，它的优点是灵敏度高，缺点是结构复杂，仪器笨重，成本高；第五种是半导体检测仪器，这种仪器的优点是灵敏度较高，结构较简单，但现有的半导体器件原理型可燃气体检测器还存在着预热时间长，灵敏度不够高，响应时间慢，仪器电路结构复杂，操作、维修麻烦，不适用于可燃气体埋地管线的微量泄漏快速检测等缺点。
本实用新型的目的就是制造一种灵敏度高，响应时间快，预热时间短，使用、调试方便，长期工作稳定可靠，结构简单，成本不高，特别适用于可燃气体埋地管线的微量泄漏快速检测的手提便携式半导体器件原理型可燃气体检测器。
本实用新型是一种由外壳，气敏半导体传感器，声、光报警电路，电路工作显示电路，电源电路和控制电路构成的可燃气体检测器。外壳是本仪器的主体骨架，仪器的其它零部件都固装在上面。气敏半导体传感器主要由采样杆、气电转换腔和采样泵构成，气电转换腔由气敏元件，及装置气敏元件的腔体组成。当可燃气体吸附在气敏元件的N型半导体上时，载流子增多，使气敏元件的电阻下降，从而完成了气体与电量的转换。采样杆和采样泵是用来有效地吸取可燃气体。声、光报警电路由发光二极管、喇叭和电流表构成，用来反映可燃气体是否有微量的泄漏。电路工作显示电路通常由发光二极管构成，有时也给发光二极管串上一个阻值适当的电阻，以保证发光二极管安全工作，它是电路正常工作的标志。电源电路为整个仪器提供电能，通常使用干电池或小型蓄电池。控制电路仅由电桥电路和音频振荡电路构成。电桥电路由配对电阻元件和调节电位器构成，气敏元件也是电桥电路的一个电阻，能将可燃气体浓度信号转换成电压信号。音频振荡电路接受电桥电路的电压信号后，即能产生音频信号使声、光报警电路发出声、光信号。
本实用新型的电桥电路中，除气敏元件和电位器外的电阻，电路工作显示电路中的电阻和音频振荡电路可做成一只全处理集成电路块。这样不但使本仪器的结构更加简单，同时增加了仪器的稳定可靠性，维修更加方便。
本实用新型的气敏半导体传感器由一端为喇叭口的活节采样杆、气电转换腔和薄膜活塞式采样泵构成。喇叭口是为了扩大仪器对可燃气体的取样范围，活节采样杆是为了适应远近不同工作环境的需要。活节采样杆非喇叭口的另一端紧接放置气敏元件的气电转换腔，气电转换腔连接着薄膜活塞式采样泵。这种排序方式和能产生大流量的薄膜活塞式采样泵，能有效地提高本仪器的灵敏度、响应速度，缩短恢复时间。
本实用新型气电转换腔的气敏元件与腔体的配合是密封配合，可在气敏元件座与腔体的凸缘间加用橡胶垫圈或用环氧树脂等固封。这样使流经气电转换腔的可燃气体，必须通过气敏元件，将更能有效地提高本仪器的灵敏度、响应速度，缩短恢复时间。
可燃气体检测器设计了极其简单、有效的、独特的控制电路，采用了气敏半导体传感器，以及传感器各主要部件的特殊有序的排列组合，应用了大流量的薄膜活塞式采样泵，将电桥电路、电路工作显示电路中的部份电阻和音频振荡电路做成一只全处理集成电路块。因而使本实用新型具有检测灵敏度高(优于100ppM)，预热时间短(仅15秒)，响应时间快(仅2秒)，恢复时间短(仅5秒)，使用方便，稳定可靠，基本上不需维修，成本低廉，重量轻等许多优异的特点。当输气管道维修工人使用本实用新型对野外埋地管线微量泄漏作普查巡检时，只需将活节采样杆伸长，以步行速度沿管线地表面前进即可完成这一生产作业。所以可燃气体检测器是天燃气、煤气、化工、电子、通讯等行业的站场、车间设施、装置和管道的可燃气体微量泄漏快速检测的极其有效的工具。它对节约能源，保证安全生产，防止环境污染，有明显的社会、经济效益。
附图即为本实用新型的实施例。
如下图1 可燃气体检测器电路原理框图图2 可燃气体检测器电路原理图图3 可燃气体检测器结构示意图图4 气电转换腔的结构示意图外壳(11)为一用ABS塑料的壳体，壁厚最薄处不小于3毫米，是安装所有元件的基座。为方便检测人员使用，可做成外形为180×170×80(毫米)的小型手提箱式，用注塑机一次注塑成型，可连续批量生产。气敏半导体传感器(1)由带喇叭口的活节采样杆(6)，气电转换腔(7)和薄膜活塞式采样泵(10)构成。活节采样杆(6)的喇叭口为直径30毫米的半球面形，壁厚1.5毫米，可用工业橡胶制成，杆身为三节可伸缩迭合的金属管，管径为8毫米，壁厚0.2毫米，表面镀铬，展开全长700毫米。活节采样杆(6)的另一端有螺纹，用固定螺帽(22)与气电转换腔(7)紧连，气电转换腔(7)的腔体(23)是一个用ABS塑料制成的直径为30毫米的圆柱空心体，壁厚2毫米，上、下封底，上、下底各有一个联接嘴，一个联接嘴有螺纹，另一个联接嘴无螺纹。腔体(23)中放置气敏元件(19)，气敏元件(19)选用QN－01型。气敏元件(19)和腔体(23)的凸缘间用橡胶垫圈(20)密封。用直径为4毫米的橡胶连接管(21)直接把气电转换腔(7)与薄膜活塞式采样泵(10)相连。薄膜活塞式采样泵(10)属于已有技术的非标准设备，其设计流量为1500毫升／分。由气敏元件(19)、灵敏度调节电位器(8)、平衡微调电位器(18)，电阻R1、R2、R3构成电桥电路；由三极管T1、T2，电阻R5，电容C1、C2构成音频振荡电路。电桥电路和音频振荡电路组成控制电路(2)。将电阻R1、R2、R3、R4和R5，三极管T1、T2，电容C1、C2一起做成一只外形为8×19×19(毫米)，有12个引线足的全处理集成电路(9)。黄色发光二极管(13)、70Ω高阻喇叭(12)及pBD－250型微安电流表(15)构成声、光报警电路(3)。电路工作显示电路(4)由电阻R4和红色发光二极管(14)构成。用2节1号干电池构成电源电路(5)。当合上工作电源开关K1(16)、采样开关K2(17)时，红色发光二极管(14)发光，表示电路投入工作。大流量的薄膜活塞式采样泵(10)开始工作。被测可燃气体经活节采样杆(6)的喇叭口，进入气电转换腔(7)，吸附在气敏元件(19)的表面上时，气敏元件(19)阻值减小，电位升高，这一变化的电量经灵敏度调节电位器(8)送入全处理集成电路(9)的②和(11)足，使电桥电路失去平衡，250微安电流表(15)将显示可燃气体的浓度大小。同时，在桥臂电阻R2上将有大于2.5伏的高电位输出，供给音频振荡电路工作。在全处理集成电路(9)的⑤足有600－1500HZ音频振荡信号送至外接高阻喇叭(12)，音频振荡电路工作时直流通路经全处理集成电路(9)的⑧足外接黄色发光二极管(13)到电源电路(5)的负极，此时黄色发光二极管(13)发光。可燃气体愈浓，电桥愈不平衡，电流表(15)表头偏转越大，电阻R2的电位越高，则全处理集成电路(9)的⑤足输出的音频信号越大，喇叭(12)的声音越响，黄色发光二极管(13)也越明亮。反之，当可燃气体浓度愈小时，电流表(15)表头偏转越小，喇叭(12)声音越小，黄色发光二极管(13)越暗。通过声、光，及电流表(15)表头偏转，就完成了可燃气体的微量泄漏检测。
权利要求
1.一种可燃气体检测器，具有外壳、气敏半导体传感器，声、光报警电路，电路工作显示电路，电源电路，其特征在于仅由电桥电路和音频振荡电路组成的控制电路构成。
2.如权利要求
1所述的检测器，其特征在于电桥电路中除气敏元件和电位器外的电阻、电路工作显示电路中的电阻和音频振荡电路为一只全处理集成电路构成。
3.如权利要求
1或2所述的检测器，其特征在于气敏半导体传感器由一端为喇叭口的活节采样杆，活节采样杆的另一端紧接放置气敏元件的气电转换腔，气电转换腔连接着薄膜活塞式采样泵构成。
4.如权利要求
3所述的检测器，其特征在于由气敏元件与腔体密封配合的气电转换腔构成。
专利摘要
本实用新型是一种便携式半导体器件原理型可燃气体检测器，主要由外壳，气敏半导体传感器，控制电路，声、光报警电路，电路工作显示电路和电源电路构成。结构简单，检测灵敏度高，预热时间短，响应时间快，恢复时间短，使用方便，稳定可靠，基本上不需维修。适用于天燃气、煤气、化工、电子、通讯等行业的站场、车间设施、装置和管道的可燃气体微量泄漏的快速检测。
文档编号G08B7/00GK87205183SQ87205183
公开日1988年5月4日 申请日期1987年9月24日
发明者吴正良 申请人:四川石油管理局输气管理处导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan