一种激光甲烷浓度传感器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种激光甲烷浓度传感器，包括竖直设置的壳体、传感头、显示器、发光报警器、发声报警器、主控制板以及电源，所述传感头固定在壳体的下端，发光报警器固定在壳体的上端，显示器、发声报警器、主控制板以及电源均安装于壳体内部；所述传感头、显示器、发光报警器、发声报警器分别与主控制板相连，并且能够在甲烷浓度超过设定值时控制发光报警器和发声报警器同时进行报警提示；所述电源为传感头、显示器、发光报警器、发声报警器以及主控制板供电。本实用新型测量范围宽、精度高、工作稳定性好、不受水汽及其他气体影响、使用寿命长、响应时间快等突出优点。
【专利说明】一种激光甲烷浓度传感器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种甲烷检测装置，尤其涉及一种激光甲烷浓度传感器。
【背景技术】
[0002]我国煤矿事故频发，其中绝大多数煤矿事故都是由瓦斯爆炸所引起的。因此实施瓦斯监测是降低煤矿安全事故的有效手段，如何准确、快速的检测煤矿瓦斯浓度成为了煤矿安全监控的关键。
[0003]目前，国内瓦斯(甲烷)浓度传感器主要采用催化和热导原理制造，也有部分采用红外原理制造。但上述原理的甲烷传感器都存在着各种缺点:催化原理的测量范围窄(O?4%)、稳定性差、易水汽及受其他气体干扰、寿命短等缺；热导原理存在测量精度低、稳定性差、易水汽及受其他气体干扰、寿命短等特点；红外原理受水汽影响更非常严重。如何解决甲烷传感器测量范围窄、稳定性差、易受水汽干扰成为瓦斯监测急需解决的问题。
[0004]此外，传统的检测装置在激光甲烷浓度的检测过程中易被测气体的温度、压力会对测量产生影响，特别是在煤矿抽放管道监测中，被测气体的温度和压力变化很大，温度和压力对测量精度影响严重，因此导致目前的检测装置检测结果偏差较大，不能在温度、压力变化大的环境的使用。
实用新型内容
[0005]针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的就在于提供一种激光甲烷浓度传感器，能有效解决现有甲烷检测装置不能进行温度和压力补偿，检测精度低、稳定性差、寿命短，适应性差等问题。
[0006]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是这样的:一种激光甲烷浓度传感器，其特征在于:包括竖直设置的壳体、传感头、显示器、发光报警器、发声报警器、主控制板以及电源，所述传感头设置在壳体的下端，发光报警器设置在壳体的上端，显示器、发声报警器、主控制板以及电源均安装于壳体内部；其中，在壳体的侧壁上开设有与显示器的显示屏相匹配的显示窗口，所述显示器的显示屏卡接于该显示窗口内，且该显示器通过一压板压紧固定在壳体上；所述发声报警器通过一支架固定在壳体的侧壁上，在壳体侧壁与发声报警器相对应处开设有若干通孔；在壳体的上部还设有一提手；
[0007]所述传感头、显示器、发光报警器、发声报警器分别与主控制板相连，并且能够在甲烷浓度超过设定值时控制发光报警器和发声报警器同时进行报警提示；
[0008]所述电源为传感头、显示器、发光报警器、发声报警器以及主控制板供电。
[0009]进一步地，所述主控制板包括主板CPU、传感头信号输入端口、声光报警电路、显示输出电路、红外接收电路、信号输出电路以及看门狗电路，所述传感头信号输入端口、声光报警电路、显示输出电路、红外接收电路、信号输出电路以及看门狗电路均与主板CPU相连；其中传感头信号输入端口与传感头相连，声光报警电路同时与发光报警器和发声报警器相连，显示输出电路与显示器相连，所述红外接收电路用于接收红外遥控板发射的参数设置及标校操作信号，信号输出电路用于输出甲烷浓度值信号。
[0010]进一步地，所述传感头包括气室以及安装在气室内的激光器和光电探测器，所述气室具有进气口，所述激光器和光电探测器错位设置，在激光器和光电探测器之间设置有数块反光镜，激光器发出的激光经反光镜数次反射后能够送至光电探测器；在气室内还设有一压力传感器和温度传感器。通过增加激光的光程，能够更好地对激光的衰减进行监测，从而提闻检测精度。
[0011]进一步地，所述传感头具有一传感头电路板，该传感头电路板包括传感头CPU、信号转换电路、驱动电路以及信号输出端口 ；光电探测器、压力传感器和温度传感器经信号转换电路后与传感头CPU相连，传感头CPU经一驱动电路后与激光器相连；传感头CPU经信号输出端口后通过数据线与主控制板的传感头信号输入端口相连。将光电探测器、压力传感器和温度传感器转换处理后送至主板CPU，从而减少主板CPU的工作，能够降低主板CPU的响应时间，增加整个传感器的灵敏度；同时，通过传感头CPU直接控制激光器，进一步减少响应时间，从而提高激光器工作的稳定性。
[0012]进一步地，在提手的一侧设有一固定板。用于固定电源输入和信号输出的芯电缆线，从而避免线缆散乱，影响使用。
[0013]进一步地，在显示器与壳体之间以及发声报警器与壳体之间均设有密封垫圈，所述显示窗口和通孔分别位于两密封垫圈内。从而能够对整个传感器进行密封，能有效防止进水、进尘等，从而提高使用的稳定性，并延长使用寿命。
[0014]进一步地，所述发声报警器采用蜂鸣器。结构简单，警示效果更好。
[0015]与现有技术相比，本实用新型具有如下优点:
[0016]1.采用激光器作为光源，测量范围宽、响应时间快、精度高；
[0017]2.整体结构稳定性好，从而使整个装置不受水汽及其他气体影响、工作稳定性好、使用寿命长。
[0018]3.在传感头内增加温度传感器和压力传感器，从而能有效对传感头的工作环境进行监测，并将工作环境的压力和温度参数进行采集，从而能够使整个装置在监测过程中进行温度和压力的补偿修正，从而进一步提高检测精度，并提高整个装置的适应性。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的主视图；
[0020]图2为本实用新型纵向剖开后的示意图；
[0021]图3为本实用新型中主控制板的电路原理框图；
[0022]图4为传感头的结构示意图；
[0023]图5为传感头电路板的电路原理框图。
[0024]图中:1—壳体,2—传感头，21—气室,22—激光器，23—光电探测器，24—反光镜，25—压力传感器，26—温度传感器，3—显示器，4一发光报警器，5—发声报警器，6—主控制板，7—压板，8—通孔，9一提手，10—固定板。
【具体实施方式】
[0025]下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。[0026]实施例:参见图1、图2，一种激光甲烷浓度传感器，包括竖直设置的壳体1、传感头
2、显示器3、发光报警器4、发声报警器5、主控制板6以及电源。所述传感头2设置在壳体I的下端，发光报警器4设置在壳体I的上端，从而更便于监控装置四周的人观测，以更好地提高警示效果。显示器3、发声报警器5、主控制板6以及电源均安装于壳体I内部；其中，在壳体I的侧壁上开设有与显示器3的显示屏相匹配的显示窗口，所述显示器3的显示屏卡接于该显示窗口内，且该显示器3通过一压板7压紧固定在壳体I上。所述发声报警器5通过一支架固定在壳体I的侧壁上，在壳体I侧壁与发声报警器5相对应处开设有若干通孔8 ;所述发声报警器5采用蜂鸣器。在显示器3与壳体I之间以及发声报警器5与壳体I之间均设有密封垫圈，所述显示窗口和通孔8分别位于两密封垫圈内；从而使装置整体的密封效果更好，以更好地进行防水和防尘，进而有效地提高甲烷检测的精度和装置的使用寿命。在壳体I的上部还设有一提手9 ;在提手9的一侧设有一固定板10 ;用于固定电源输入和信号输出的缆线，使用时，将线缆置于该固定板与提手9之间，从而避免线缆散舌L影响使用。
[0027]所述传感头2、显示器3、发光报警器4、发声报警器5分别与主控制板6相连，主控制板6将传感头2传递的信号处理得到甲烷浓度值后，控制显示器3进行甲烷浓度显示，并且在甲烷浓度超过设定值时控制发光报警器4和发声报警器5同时进行报警提示。
[0028]所述电源为传感头2、显示器3、发光报警器4、发声报警器5以及主控制板6供电。
[0029]参加图4、图5，所述传感头2包括气室21以及安装在气室21内的激光器22和光电探测器23，所述气室21具有进气口，在气室21的进气口设置有过滤网，通过该过滤网能够将空气中的粉尘滤除，从而减少粉尘对甲烷检测的影响。所述激光器22和光电探测器23错位设置，在激光器22和光电探测器23之间设置有数块反光镜24，激光器22发出的激光经反光镜24数次反射后能够送至光电探测器23 ;通过增加数块反光镜24，从而使激光与气体的接触面增加，即增加激光在气室21中的光程，从而提高气体检测的灵敏度。在气室21内还设有一压力传感器25和温度传感器26，用于检测气室21内的温度和压力，从而便于主板CPU进行修整补偿，以提高检测的精确度。
[0030]所述传感头2具有一传感头2电路板，该传感头2电路板包括传感头CPU、信号转换电路、驱动电路以及信号输出端口 ；光电探测器23、压力传感器25和温度传感器26经信号转换电路与传感头CPU相连，传感头CPU经一驱动电路与激光器22相连；并且，传感头CPU经信号输出端口后通过数据线与主控制板6的传感头2信号输入端口相连。通过将检测到的激光衰减数据以及气室21的实时温度和气压参数传送至主板CPU，以便于主板CPU对检测结果进行修正补偿，从而进一步提高检测数据的精确度。所述传感头2集激光检测、温度检测和压力检测功能于一体，提供主板CPU进行处理分析所需的激光衰减数据、温度数据和压力数据；从而进一步提高甲烷检测精确度。
[0031]参见图3,所述主控制板6包括主板CPU、传感头2信号输入端口、声光报警电路、显示输出电路、红外接收电路、信号输出电路以及看门狗电路和数据存储电路，所述传感头2数据输入端口、声光报警电路、显示输出电路、红外接收电路、信号输出电路以及看门狗电路和数据存储电路均与主板CPU相连。其中，所述传感头2信号输入端口与传感头2相连，将接受到的信号传递给主板CPU ;声光报警控制电路同时与发光报警器4和发声报警器5相连，显示输出电路与显示器3相连，从而通过发光报警器4以及发声报警器5进行报警，并通过显示器3进行实时状态显示。所述红外接收电路用于接收红外遥控板发射的参数设置及标校操作信号，信号输出电路用于输出甲烷浓度值标准信号(200?1000Hz频率信号或4?20mA电流信号或RS485信号)。具体实施时，主控制板6还包括数据存储电路，通过数据存储电路实时进行数据存储，以便于随时调取数据。
[0032]最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种激光甲烷浓度传感器，其特征在于:包括竖直设置的壳体、传感头、显示器、发光报警器、发声报警器、主控制板以及电源，所述传感头固定在壳体的下端，发光报警器固定在壳体的上端，显不器、发声报警器、主控制板以及电源均安装于壳体内部；其中，在壳体的侧壁上开设有与显示器的显示屏相匹配的显示窗口，所述显示器的显示屏卡接于该显示窗口内，且该显示器通过一压板压紧固定在壳体上；所述发声报警器通过一支架固定在壳体的侧壁上，在壳体侧壁与发声报警器相对应处开设有若干通孔；在壳体的上部还设有一提手; 所述传感头、显示器、发光报警器、发声报警器分别与主控制板相连，并且能够在甲烷浓度超过设定值时控制发光报警器和发声报警器同时进行报警提示； 所述电源为传感头、显示器、发光报警器、发声报警器以及主控制板供电。
2.根据权利要求1所述的一种激光甲烷浓度传感器，其特征在于:所述主控制板包括主板CPU、传感头信号输入端口、声光报警电路、显输出电路、红外接收电路、信号输出电路以及看门狗电路，所述传感头信号输入端口、声光报警电路、显示输出电路、红外接收电路、信号输出电路以及看门狗电路均与主板CPU相连；其中，所述传感头信号输入端口与传感头相连，声光报警电路同时与发光报警器和发声报警器相连，显示输出电路与显示器相连，所述红外接收电路用于接收红外遥控板发射的参数设置及标校操作信号，信号输出电路用于输出甲烷浓度值信号。
3.根据权利要求1所述的一种激光甲烷浓度传感器，其特征在于:所述传感头包括气室以及安装在气室内的激光器和光电探测器，所述气室具有进气口，所述激光器和光电探测器错位设置，在激光器和光电探测器之间设置有数块反光镜，激光器发出的激光经反光镜数次反射后能够送至光电探测器；在气室内还设有一压力传感器和温度传感器。
4.根据权利要求3所述的一种激光甲烷浓度传感器，其特征在于:所述传感头具有一传感头电路板，该传感头电路板包括传感头CPU、信号转换电路、驱动电路以及信号输出端口 ；光电探测器、压力传感器和温度传感器经信号转换电路后与传感头CPU相连，传感头CPU经一驱动电路后与激光器相连；同时，传感头CPU经信号输出端口后通过数据线与主控制板的传感头信号输入端口相连。
5.根据权利要求1所述的一种激光甲烷浓度传感器，其特征在于:在提手的一侧设有一固定板。
6.根据权利要求1所述的一种激光甲烷浓度传感器，其特征在于:在显示器与壳体之间以及发声报警器与壳体之间均设有密封垫圈，所述显示窗口和通孔分别位于两密封垫圈内。
7.根据权利要求1所述的一种激光甲烷浓度传感器，其特征在于:所述发声报警器采用蜂鸣器。
【文档编号】G08B21/16GK203616851SQ201320886640
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日
【发明者】全太锋, 李炜, 陈兵, 熊礼勇 申请人:重庆梅安森科技股份有限公司