新型矿用红外瓦斯检测仪的研制
新型矿用红外瓦斯传感器的光学系统设计
Ａ ３ Ｍ
次器 ４ ９
光片（．Ｕ （９ ｎ ３Ｅ
发光 二极 管
滤 光｝（． ｕ） ｉ ９ｎ ３ｆ
图 １ 双光漂四探侧器设计方案
表 １ 央用红外发光二粗答的光学条统的几种设计穷容的Ｅ肺 Ｅ
侧器 １ 和探洲器 ３ 前均放置 ３３ｐ ． ９ｍ的撼光片， 使得照射到这两个探测器上的红外辐射仅为 ３ ． ３ｐ ９ｍ的辐射； 探测器 ２ 和探测器 ４ 前均放置 ３ ． ９ｍ的滤光片， ｐ 使得照射到这两个探测器上的红
外辐 射仅为３９ｍ的 ． 辐射。 个发 ｐ 两 光二极管交 替
井下应用。
窄带红外光二级管的发射强度可以用电学方 法进行调制． 通过在研制过程中 调整发光二极管 的成分， 可以把二级管的发射波段调节到被测气 体的吸收波段处。 这样， 红外发光二极管就可以代 替普通监测器中的热源． 窄带撼光片和调制装置， 从而形成一种固体的、 低功耗的、 结构紧凑的仪
器。
地以 脉冲方式发射， 这使得每个探侧器都产生两 个信号， 共八个信号． 这八个信号取决于发光二极 管的辐射强度１ ， 探测器的响应度Ｒ 被测气体的 、 透射比ｒ以 ， 及气室的透射比Ｔ ｏ ｏ 设发光二极管 １２ ， 的辐射强度分别为１和 １ １ 探测器 １２３４ ２ １ ，，， 的响应度分别为Ｒ ，２ ３ ｉ ，， ＲＲ Ｒ 当驱动发光二极管 Ｉ － 发出脉冲光时， 探侧器 １２ ， 接收到的是直接来自 发光二极管 １ 的辐射， 探测器 ３４ ， 接收到的是穿过气室的红外辐射， 由 于甲 烷对 ３９ｍ的红外辐射不吸收， ． ｐ 所以探侧器 ３ 的翰出不仅与气室的透射比 有关， 还与吸收气 体的 透射比 有关。 探测器１２３４ ，，，翰出电 压分别
发光 ＿ 极ｗ （
基于ZigBee技术的红外无线瓦斯矿灯
图2 SO2排放值Ca/S变化趋势图 由入炉煤煤质分析和石灰石成分分析结果计算得出：钙 硫摩尔比分别为2.37、3.09和3.66。 脱硫效率计算：η=Crawgas-CcleangasCrawg as×100=3900-42.33900×100=98.9
（上接第185页） 瓦斯矿灯工作流程部分核心程序代码如下： AAA1： 中值滤波程序 JNB P1.1 AAA2 MOV DPTR 3AH MOVX A @DPTR SUBB A direct JC AAA1 ;判断超限，不超限返回AAA1 CLR P1.0 ;声光报警 AAA2: MOV A 3AH MOV SBNF A
定位数据
LCD显示
是否人工发射
N
Y
人工发射
是否超限
Y
声光报警
发射数据
结束发射
图5 瓦斯矿灯软件流程图
185
（下转第188页）
CHINESE & FOREIGN ENTREPRENEURS
Engineering and Technology 【工程技术】
2013·9 中总第 436 期
19:20 19:30 20:00 20:10 20:20 20:30 20:40 20:50 21:00
三、结论
CFB锅炉采用炉内喷钙的脱硫方式，通过石灰石的优 选、锅炉运行参数的调整和石灰石输送系统的优化，能够实 现SO 2 的达标排放；该电厂CFB锅炉炉内高效脱硫技术的应 用，实现了SO2的达标排放，SO2排放值低于50mg/Nm3，脱硫 效率达到98.9%。 参考文献： [1]孙献斌,黄中.大型循环流化床锅炉技术与工程应用[M].北京: 中国电力出版社,2009. [2]蒋敏华,肖平等.大型循环流化床锅炉技术[M].北京:中国电力 出版社,2009. [3]肖平,孙献斌,徐正泉,等.煤的自脱硫性能在1MW循环流化床 燃烧试验台上的试验研究[J].热力发电,2004. （责任编辑：辛美玉）
带CAN总线接口的红外瓦斯检测仪的设计
２ 硬 件组成
系统以增强 型的 ８位 ５ 单片机 Ｐ７ １ １ ８￣９ 为控制核心，由
红外瓦斯传 感器及信 号放大 电路 、Ｃ Ｎ总线通信接 口电路、 Ａ
Ｌ Ｄ显示与按键电路、声光报警电路、时钟电路以及 Ｅ Ｐ Ｏ Ｃ ＥＲ Ｍ
仪对应的位置站号 （ 或对应 的 Ｃ Ｎ总线通信 地址 ） Ａ 等参 数 ；
装针对 甲烷气体 的窄带 干涉 滤光 片 ，通过检 测透过 的红外 光强度 ，来表示 甲烷气体 的浓度 。
瓦斯 是煤 炭开 采过程 中的必然产 生 物 ，由于矿 井 瓦斯
而发生的爆 炸事故 占矿 井事故 的一 半 以上 ，严重 影 响着煤
矿的安全生产 和矿工 的人 身安全 。因此 ，对 井下 瓦斯浓 度 的检测是煤矿安全 生产 中的一 个重 要环 节。瓦斯 的 主要 成
图 １ 系统硬件结构 框图
各种气体光谱 曲线上 某些 特定波 长处 吸 收峰值 的变化 来判 断气体的浓度 。当红外 光通过 待测 气体 时 ，这 些气体 分 子 对特定波长的红外 光有 吸收作 用 ，吸 收规 律遵循 朗泊 一比
尔定律 ：
２ １ 单 片机 控 制 器 ．
单片机 Ｐ ７ ５ １ 整个 检测 仪的核 心部件 ，其 内部 具 ８Ｃ９ 是 有１ ０位的 Ａ Ｄ转换器 、１Ｋ程序存 储器 、Ｉ ／ ６ Ｉ Ｃ总线接 口以
分 为 甲烷 ， 目前 国 内 普 遍 采 用 热 催 化 元 件 检 测 方 式 ，即 利
用瓦斯燃烧产生 的热量 使检测 元件 的阻 值增加 ，瓦斯 浓度 越高 ，阻值就越大 。这 种检 测方式 受 温度 和湿度 的影 响较 小 ，但只能检测低 浓度 瓦斯 ，检测 范围窄 ，易受 到高 浓度 瓦斯和硫 化物 的侵 蚀 ，使 用 一段 时 间后 ，零 点产 生 漂移 ，
红外气体浓度监测技术在矿井瓦斯测量中的应用
红外气体浓度监测技术在矿井瓦斯测量中的应用摘要：煤矿瓦斯作为井下的重大隐患，需要采用一种可靠、稳定的方法对其浓度进行监测。
本文首先对比了煤矿常用的几种瓦斯监测仪器，然后给出了瓦斯监测原理以及在井下瓦斯监测系统设计应该注意的问题，最后对文献中发表的一种简易监测系统进行了简要分析。
关键词：红外气体浓度检测技术应用1 简介煤矿瓦斯是可燃、可爆气体的总称，其主要成分是甲烷，约占瓦斯总量的83%-89%，在采煤过程中，瓦斯主要从煤层、岩层、采空区中释放出来，以及在生产过程中产生。
甲烷是天然气、沼气以及可燃液体的主要成分，是无色无味的气体，难溶于水，性质比较稳定，难以检测，甲烷在大气中的爆炸上限为15.0%，下限为5.3%。
在重特大安全事故和死亡人数方面煤矿瓦斯事故均达到70%以上，因此，在煤矿安全生产治理中，煤矿瓦斯治理成为治理的核心，对瓦斯浓度进行检测是有效预防煤矿瓦斯事故的关键所在。
根据检测原理，可以将煤矿的瓦斯检测仪器分为：1.1 载体催化型检测仪器采用热催化原理，利用低浓度瓦斯在低温度下借助催化物作用使瓦斯持续氧化燃烧，因浓度不同在燃烧时瓦斯产生的热量也有所不同，通过利用温度的变化进而检测瓦斯浓度。
当前，使用比较广泛的是载体催化元件。
1.2 光干涉型根据光波在不同介质中的传播速度不同制成瓦斯检测仪器，利用光波在空气和瓦斯中产生的光程差产生移动的干涉条纹进而检测瓦斯浓度。
让从同一光源发出的两束光线分别通过充有空气的气室和充有待测气体的气室后，经折射后两束光线再相遇将产生干涉条纹。
由于瓦斯浓度不同，那么出现干涉条纹的位置就会有所不同，然后按照干涉条纹的位置检测瓦斯的浓度。
1.3 热导型通过热导原理制成的气体检测仪器，是根据所测气体与空气之间的热导率之差进而达到检测气体浓度的目的。
将待测气体注入气室，气室中有铂丝、钨丝等热敏原件，将热敏元件进行加热，达到一定温度后，如果待测气体的导热性能比较高，那么通过热敏元件散热，使得热敏元件的阻值减少，通过采用惠更斯电桥的方式，测量阻值的变化进而得到待测气体的浓度值。
最新便携式瓦斯检测仪设计
便携式瓦斯检测仪设计摘要在我国，煤炭业绝大多数是井下开采，瓦斯爆炸是煤矿重大灾害事故之一，为了确保矿井的生产安全，国内已开发出很多种类型的瓦斯检测仪，但传统的瓦斯检测仪都普遍存在着体积较大、安装复杂的缺点。
因此开发研制便携式智能瓦斯检测仪对促进煤炭行业的安全生产具有重要的意义。
本文主要论述了一种便携式瓦斯检测仪的工作原理，并给出了系统硬件原理电路设计与软件系统流程。
该系统主要由电源模块、催化燃烧式气体传感器模块、单片机控制模块、键盘、LED显示器和声光报警模块等部分构成。
该装置将单片机的适时控制及数据处理功能与传感技术相结合，不仅可精确检测井下空气中的瓦斯浓度，还能根据瓦斯浓度的大小及时发出声光报警信号，而且可通过LED显示装置显示出瓦斯的浓度。
关键词：瓦斯检测；MJC4/3.0L气体传感器；AT89C51单片机AbstractIn China, the vast majority of underground coal mining industry, coal mine gas explosion is one of major disasters, in order to ensure mine safety, the domestic has developed many types of gas detector, but all the traditional common a larger, installation of complex defects. Therefore developed a portable gas detector intelligent coal industry to promote safety is of great significance.This paper discusses a portable gas detector works, and gives the principle of circuit design hardware and software system processes. The system mainly consists of power supply module, catalytic combustion gas sensor module, microprocessor control module, keyboard, LED display and sound and light alarm module parts. The device will be single chip control and timely data processing combined with sensor technology can not only accurately detect the concentration of gas underground in the air, but also according to the size of the gas concentration in time audible and visual alarm signals, and can be displayed through the LED display device the gas concentration.Key words: Gas detection; MJC4/3.0L gas sensor; AT89C51 microcontroller目录第1章概述 (1)1.1 课题的研究目的和意义 (1)1.2 国内外发展状况 (1)1.3 课题研究的主要内容 (2)第2章瓦斯的性质和爆炸条件及其检测方法 (3)2.1 瓦斯的性质 (3)1mol的沼气完全氧化后，放出的热量和理论值为882.6kj。
红外探测技术用于预测煤与瓦斯突出的试验
7105 工作面走向长 997 m ,倾斜长 152 m. 面
实[7] .
一般认为. 瓦斯在煤体中的膨胀过程不是一个
绝热过程 ,而是一个多变过程. 煤作生
状态下 ,吸附状态的瓦斯一般可达煤层瓦斯含量的
80 %～90 % ,而处于煤层孔隙 、裂隙中的游离瓦斯
则不超过瓦斯含量的 10 %～20 %. 而煤体一旦受
数据采集选择在新景矿芦南二区 7205 回采工 作面和一矿七尺煤一采区 7105 回采工作面. 这两 个工作面所采的 3 # 煤层均具有煤与瓦斯突出危险 性.
7205 工作面走向长 1 087 m ,倾斜长 180 m. 面积 195 660 m2 ,煤层总厚 2. 04～3. 09 m ,平均厚 度 2. 64 m ,煤层结构 0. 63 (0. 05) 1. 96. 煤层倾角 2° ～7°,平均 5°. 本工作面所采 3 # 煤层赋存稳定 ,结 构简单 ,一般含 1 层夹石 ;煤层以镜煤 、亮煤为主 , 内生裂隙发育.
到采动影响 ,围岩压力的原生平衡状态被打破 ,煤
层瓦斯压力下降 ,吸附状态的瓦斯就自煤层表面迅
速解吸 ,转变为游离状态的瓦斯. 瓦斯从吸附状态
转变为游离状态 ,要克服煤孔表面的自由能 ,就要
吸收周围的热量 ,导致煤体温度下降.
当瓦斯由原始压力 p1 下降为 p2 时 ,其温度变 化符合热力学多变过程状态方程
最新矿井瓦斯的检测仪器实操课件
（3）检查光路时，如果发现无光应更换灯泡；如灯泡正 常应更换电池。
（4）当发现干涉条纹不归零，或干涉条纹和分划板的刻 线不平行时，应找专职人员修理。
（5）当目镜内出现雾气时，也应找专职人员修理。
四、使用和保养光学瓦斯检定器应注意的问题
矿井瓦斯的检测仪器实操 课件
导语：
1856年，法国人雅明（Jamin）利用布留斯特干涉条 纹制成干涉仪；即有名的雅明干涉仪。
1927年日本东京理化大学土井先生将雅明干涉仪加 以改进，在保持同样精度的情况下，体积缩小一半，而 且更易于调整，更适合于携带。此后，日本理工化学研 究厅（简称：理研）根据土井的改进制造携带型干涉仪， 1951、1952年分别研制成功了理研17、18型，后又陆续 研制出理研21、28型。
光学瓦斯检定器是在一个标准气压（101 325±100Pa）、 温度20±2℃的条件下标定刻度的。
超过这个范围就应进行修正，修正的方法是将以测得的 瓦斯或二氧化碳浓度值乘以校正系数K′。
T=t+273
K′=345.82T/P
（六）光学瓦斯检定器的常见故障与排除方法
（1）检查药品时，如果药品失效颗粒变小成粉或胶结在 一起。此时应更换药品。
1953年中国科学院仪器馆仿制成功理研10L型瓦斯检 定器，抚顺煤矿精确度高，坚固耐 用，因而得到了广泛的应用，我国煤矿普遍采用这种仪 器。
三、光学瓦斯检定器的操作
(一)、使用前的准备工作
1.对药品效能进行检查
可从外观来判断药品是否失效： 正常：白色立方晶体，3～5毫米
四、使用和保养光学瓦斯检定器应注意的问题
（4）在火区、密闭区等严重缺氧的地点，由于气体成分变化 大，测定结果要偏大。此时，应进行采试样，用化学分析 的方法确定其浓度，不准用光学瓦斯检定器测定其瓦斯浓 度。
煤矿用在线式红外气体分析仪的研制
２ １ ０ １年 ６ 月 源自水 力 采 煤 与 管 道 运 输
ＨＹＤＲＡＵＬ Ｃ Ｃ Ｉ ＯＡＬ ＭＩ ＮＧ ＆ Ｐ Ｐ Ｉ ＲＡＮＳ ０Ｒ ＮＩ Ｉ ＥＬ ＮＥ Ｔ Ｐ ＴＡＴ ０Ｎ １
ＮＯ． ２
Ｊ ｎ ２ １ ｕ ．０ １
煤 矿 用 在 线 式 红 外 气 体 分 析 仪 的研 制
体的浓度 。
连续气体分 析 系统 加 集 中色 谱 气体 分 析 中心 的 模式实现井下气 体 的检测 。现 今 ， 于矿井 气体 用 在 线 监 测 的红 外 气 体 分 析 仪 大 都 依 赖 进 口 ， 口 进
产 品 高 昂 的 价 格 和 脱 节 的 售 后 服 务 阻 碍 了该 技 术 在 我 国煤 矿 行 业 的普 及 ， 重 影 响 了 我 国 煤 矿 严 行 业 气 体 检 测 技 术 进 步 ， 响 了 煤 矿 行 业 的 安 全 影 生 产 及 信 息 化 建 设 。 因 此 ， 制 具 有 完 全 自主 知 研 识 产 权 的在 线 式 红 外 气 体 分 析 仪 ， 将 其 应 用 在 并 煤 矿 气 体 在 线 监 测 中 已势 在 必 行 。
度 不 高 ， 受 到 环 境 影 响 ， 要 元 件 易 损 坏 ； 谱 易 主 色
双单元探 测器 ３部分 组成 ； 电气 系统 由前 置放 大
器、 主放 大 器 、 控 和 供 电 ３部 分 组 成 。 红 外 光 温
源 采用 钨 丝灯 泡 ， 供非 常 宽 的光谱 范 围 ， 足 提 满 了样 品室 内的气体 测量 。光线透 过两个 滤 光片 ， 这两个 滤光片具有选 择性 ， 个与 被测气 体 的吸 一
２ １ 工 作 原 理 ．
在 线 式 红 外 气 体 分 析 仪 是 应 用 不 分 光 红 外 线 原 理 和气 体 滤 波 相 关 技 术 ， 合 现 代 的 计 算 机 结 技 术 和机 电 执 行 部 件 ， 计 出 的 高 性 能 气 体 分 析 设 仪 器 。其 光 学 系 统 由 一 个 稳 定 的 红 外 光 源 、 个 一
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第29卷 第4期河北理工大学学报(自然科学版)Vol 129 No 142007年11月Journa l of Hebe i Polytechn ic Un iver sity (N atur a l Science Editi on )Nov .2007文章编号:167420262(2007)0420020206新型矿用红外瓦斯检测仪的研制刘思伟,李一男,王汝琳(中国矿业大学(北京)信息与电气工程系,北京,100083)关键词:煤矿;红外吸收;瓦斯;检测仪摘 要:介绍了一种新型矿用红外瓦斯检测仪的工作原理、结构及实验研究的结果,并对该仪器的一些关键技术和硬、软件设计进行了讨论。
中图分类号:T D 712+55 文献标识码:A 0 引言矿井瓦斯是多种可燃、可爆气体的总称,其主要成分是甲烷(CH 4),它是煤矿安全生产的最大威胁。
在我国,煤矿安全事故中瓦斯爆炸造成的伤亡占所有重大事故伤亡人数的50%,给国家造成了巨大的经济损失和精神损失,所以研究与开发新型的瓦斯传感器,并制造出精确的检测仪就显得尤为重要。
当今国内普遍采用热催化元件以及光学干涉法检测瓦斯,但这些检测仪存在检测精度较低,检测范围窄,对于高浓度气体会得到致命的错误信息,寿命短,维护困难等问题,并不能很好地解决我国煤矿现存的问题。
而红外瓦斯检测仪使用红外传感器作为检测核心,使仪器具有检测精度高,检测浓度范围较宽,使用寿命长等优点,对保证我国煤矿安全生产有很重要的意义。
鉴于以上原因,笔者对新型红外瓦斯检测仪进行了研制。
1 红外型检测原理111 基本原理不同气体对红外光有着不同的吸收光谱。
某种气体的特征光谱吸收强度与该气体的浓度相关,利用这一原理可以测量甲烷的浓度。
当某物质受到红外光束照射时,该物质的分子就要吸收一部分光能量并将其转换为另一种能量,即分子的振动和转动能量。
在吸收过程中,分子的振动频率与分子的特性有关,辐射只是在这些频率对应的波长处被吸收。
非对称双原子和多原子分子气体(如CH 4,CO,H 2,C,S O 2和CO 2等)在红外波段均有特征吸收峰,所以具有红外活性的分子可以通过其吸收光谱来辨别,即所谓的指纹区。
当红外辐射通过被测气体时,其分子吸收光能量,吸收关系遵循朗伯—比尔(La m ber —B ee r )定律,如果气体吸收谱线在射光谱范围内,那么光通过气体以后,在相应谱线处会发生光强的衰减。
如下为朗伯—比尔吸收定律:I =I 0exp (-aLC )式中:α为吸收系数;C 为气体浓度;L 为光通过气体的长度。
112 检测原理甲烷气体对特定波长的红外光具有强烈的吸收作用,甲烷的浓度越大,吸收越强烈。
当一束特定的红外光经过含有甲烷的气体后,由于甲烷气体的吸收,红外探测器接收的光信号减弱,通过对减弱的光信号进行比较,转换成电信号,经D 转换,由单片机进行运算、处理,驱动发光数码管显示甲烷的浓度。
同时经D 收稿日期622A//A:2000929转换,所检测的甲烷浓度值也被转换成相应的电流量和频率量信号,由电缆传输给关联设备。
当检测的甲烷浓度高于设定的报警值时,传感器发出声光报警;当检测的甲烷浓度高于设定的断电值时,传感器输出断电信号;当检测的甲烷浓度低于设定的复电值时,传感器输出变为复电信号。
2 国内外研究现状鉴于红外气体检测的原理及所具备的优点,世界各国的许多科研工作者都在该领域进行了深入的研究。
早在80年代,法国就研制了LEL —5610防爆型红外CO 2检测仪;90年代初俄罗斯研制了CNT MA —C D -B型矿用CO 检测装置等。
随着红外传感器及相关技术的不断发展创新,红外检测技术的应用越来越广。
在我国,许多领域都引入了红外技术。
例如有红外防盗探测器/报警器,头盔式红外热成像仪,红外测温仪等。
但矿用红外检测还是一个较新的项目,目前国内只有武汉四方公司电子科技有限公司推出了一款whsf —002型红外瓦斯检测仪,但其分辨率只在测量范围1%。
笔者研究了新型矿用红外瓦斯检测仪。
该检测仪首先选用了灵敏度更高,且受温度影响小的红外传感器,且根据其实际应用地点,采用红外无线控制完成检测仪的设置和调整。
该仪器具有可以连续自动地将所测得的甲烷浓度转换成标准电信号输送给关联设备,显示甲烷浓度、设定报警值、甲烷浓度超限时自动声光报警、设置断电值等功能。
它可在采掘工作面、机电硐室、回风巷道、抽放瓦斯的管道与现场、排放瓦斯点等地点长期连续地工作,与国内各类型监控系统、断电仪、风电闭锁装置配套,可有效预防瓦斯事故的发生。
3 结构设计311 整机设计该检测仪设计为矿用本质安全兼隔爆型,防爆标志为EXibd I (150℃),符合G B383411-2000和G B383414-2000的要求。
结构如图1所示。
其外壳由不锈钢冲压而成,前后盖之间有橡胶垫密封,防尘、防水。
检测仪上部的把手便于携带和安装。
传感器显示窗口由4位发光数码管组成,数码管显示所检测的甲烷浓度值。
声报警装置位于显示窗口上方。
传感器的底端是气室和光报警灯,气室中安放红外传感元件和光源及光学系统,被测气体由扩散方式进入气室。
传感器的功能由专为传感器配套的遥控器来调节。
主要技术指标1)使用环境条件温度0～40℃;湿度:≤98%;风速:0～8m /s;气压:80～110kPa (相对海拨高度-1000～150m )。
2)测量范围;0～4100%CH 4或0～9919%CH 4(量程可自由切换)。
3)测量误差:≤1100%CH 4时≤±0110%CH 4;>1100%CH4时≤±10%的读数。
4)输出信号:(对应0～4%CH4或0～100%CH 4)电流为1～5mA;频率为200～1000Hz ;带负载能力为0～500Ω。
5)响应时间≯15s 。
6)工作电压DC9～24V 。
7)工作电流:≤60mA (18V 时);报警工作电流≤70mA (18V 时)。
8)最大电缆长度1k m ;其分布电容≤011μF /km ,分布电感≤1mH /k m 。
9)调校周期:6个月10)调校气体流量控制在500m l /m in 。
11)寿命:不小于5年。
12)重量:017kg 。
31 硬件设计 该检测仪由T85单片机、遥控器、L D 显示、红外瓦斯传感器,通信接口电路等部分组成。
311 硬件电路总体设计12 第4期 刘思伟,等:新型矿用红外瓦斯检测仪的研制2A 9C 2E 2131212 遥控器设计遥控器选用PT2248作为信号发射。
其包括三个独立按键,分别为功能选择键,上调键和下图1 结构示意图调键。
可完成自检、调零、调精度、设置报警值和设置断电值等功能。
其中可在0150%～2150%CH 4范围内设定任意值报警(注:报警值的范围也可根据用户要求确定)。
断电点可分别设定为0150、0175、1100、1125、1150%CH 4,相应复电分别为0140、0165、0190、1100%、1100%CH 4(注:断电点的断电值也可根据用户要求确定);31213 LED 显示设计采用四位LED 动态显示电路,将4位LED 段选线并联,即段选码的输出对各位来说相同。
由单片机P O 口连接其段选码,另选4个I/O 口做位选。
采用该设计方式,硬件开销小,可靠性高,控制简单。
四位发光数码管第一位为功能显示位,显示数码的功能含义如下:1—清零、2—设置报警点、3—设置断电点、4—自检、5—量程选择。
当瓦斯浓度小于10%时,后三位显示01009～9199%范围的CH 4;当大于等于10%时,前三位显示1010～9919%范围的CH 4;当没有瓦斯,出现零漂现象时,在首位显示“-”来提示工作人员对仪器进行调零。
31214 传感器选择本设计选择了英国V 公司的I R BD 型红外气体传感器,该传感器采用独特的折叠光路路径设计,使其有更小的尺寸,更高的灵敏度。
同时采用双通道设计,保证故障安全操作。
该传感器外壳为抗化学镀金光学件,保证在一定操作条件下的环境稳定性。
22 河北理工大学学报(自然科学版) 第29卷 E212图2 硬件电路原理图313 软件设计31311 主程序流程图(图3)图3 主程序流程图3131 遥控器处理程序流程图(图)32 第4期 刘思伟,等:新型矿用红外瓦斯检测仪的研制24图4 遥控器程序流程图4 试验数据与分析在实际计算瓦斯浓度时,并不是根据朗博———比尔吸收定律指数关系来确定浓度值。
而是取存净的甲烷气体和净化空气混合,配成1～12800ppm 范围内不同的浓度气体,在一定进气流速及温度下分别进行标定浓度值。
红外检测仪所得实际和参考两端电压比值与瓦斯浓度之间有对应关系,本实验均是根据一组实测的值和对应的瓦斯浓度值,计算出不同范围内对应的参数。
在实际工作测量时,根据所得值和相应范围参数计算出瓦斯浓值。
42 河北理工大学学报(自然科学版) 第29卷 k k k 实验结果如下:(7个实验标定的瓦斯浓度值与所对应得实测k 值及瓦期浓度。
)实验瓦斯气样浓度(%)k 值测量瓦斯浓度(%)01001100001000.520.9640.50±0.021.490.9311.50±0.043.490.8923,50±0.35.430.863 5.45±0.59.360.8269.25±174.60.56874.5±45 结语文中介绍的新型红外瓦斯检测仪属光电子一体化智能监控仪表范畴,是集红外光学、微电子学和煤矿安全技术为一体的高新技术产品。
具有操作便捷,精度高,稳定性好,选择性好,寿命长等特点,对我国煤矿安全生产有重要意义。
参考文献:[1] 王汝琳1矿井环境传感技术[M ]1北京:中国矿业大学出版社,1998,91[2] 朱志英1矿用红外瓦斯检测仪的研制[D ]1北京:中国矿业大学,2005,41[3] 陈允魁1红外吸收光谱法及其应用[M ]1上海:上海交通大学出版社,19931[4] 陈立民1单片机高级教程[M ]1北京:航天航空大学出版社,2000,101The D evelopm en t of the Novel I nfrar ed M ethane M on itor U sed i n M i n esL I U Si 2wei,L I Yi 2nan,WA N G Ru 2lin(B eijing Campus,China U niversity of M ining and Technology,B eijing 100083,China )Key wor ds:m ine;infraed red absorpti on;m ethane;monitorAbstrac t:A ne w novel infrared m ethane monitor used in m ine s and its working p rinc i ple have been intr oduced in this paper .Some harder ware,s oft wa r e and key techniques design of this device have also been discussed .52 第4期 刘思伟,等:新型矿用红外瓦斯检测仪的研制。