矿井安全生产监测监控系统第二章式

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1、姓名：邓永红教研室：实验中心矿井安全生产监测监控系统第二部分：第二章——便携式安全生产监测装置本章主要内容1、便携式检测仪的目的及功能2、便携式检测仪的电路结构3、便携式甲烷检测报警仪4、光干涉式瓦斯检定仪5、甲烷检测报警仪的日常使用、维护保养及调校一、便携式检测仪的目的及功能1、便携式检测仪使用的目的（1）系统式属于固定安装，灵活性不够，存在覆盖死角这一缺陷；（2）煤矿事故时有发生，国家向井下工作人员必须配备的目标努力；（3）便携式检测仪适用于防爆，可燃气体的实时检测，矿井或地下管道等场所，根据浓度显示以使工作人员作出相应的对策，有效地保证了工作人员的生命安全。(4)目前煤矿用

2、便携式检测设备主要来检测甲烷、CO、氧气、硫化氢等，设备以单种气体检测居多，也在向多种气体同时检测发展。最为常用的是便携式甲烷检测仪。2、便携式检测仪的功能便携式设备应当具备以下主要功能1.低功耗；2.具有实时数据及时钟显示；3.具有声、光报警并且可设置调整报警点；4.可燃气体传感器高浓度保护功能；5.可燃气体传感器故障自检，可更换传感器；6.电池欠压提示；二、便携式检测仪的电路结构图1二、便携式检测仪的电路结构要设计一个便携式检测仪主要考虑以下几个部分（电路的主要组成部分）一、供电部分，从低功耗考虑，选择锂电池供电，而锂电池标准输出电压为3.6V，（所以这就要求在选择电子元器件

3、方面从低压器件入手）。另外对锂电池设计有保护电路，如图2所示，主要由锂电池保护专用集成电路DW01；充、放电（正常工作的时候）控制MOSFET(内含两只N沟道MOSFET)等部分组成图2图3二、CPU选择1）CPU的选择首先应该是低电压工作，低功耗；2）最好集成A/D转换功能而且精度满足要求。可以选择的CPU比较多，MICROCHIP，TI，C8051等；这里设计中选用了C8051F330单片机；（具有10位ADC，转换速率可达200ksps。供电电压2.7V-3.6V。能够满足便携式设备的要求。）三、传感器图1中LXK-3指的是传感器电路，本文主要指各种气体传感器，下面分别介绍

4、各种各种传感1）半导体气体传感器A）主要使用半导体气敏材料，利用气敏元件的电阻、电流或电压随气体浓度变化的原理工作的。该传感器己成为世界上产量最大、使用最广的气体传感器之一2）固体电解质气体传感器它使用固体电解质材料作为气敏元件。其原理是气敏材料在通过气体时产生离子，形成电动势，测量电动势从而测量气体浓度。但这种传感器制造成本高，检测气体范围有限，仅在检测环境污染领域中有优势。3）接触燃烧式气体传感器分为直接接触燃烧式和催化接触燃烧式。其工作原理是：气敏材料在通电状态下，可燃性气体氧化燃烧或在催化剂作用下氧化燃烧，产生的热量使电热丝升温，从而使其电阻值发生变化，测量阻值变化从而测

5、量气体浓度。4）高分子气体传感器利用高分子气敏材料制作的气体传感器近年来得到很大的发展。高分子气敏材料在遇到特定气体时，其电阻、介电常数、材料表面声波传播速度和频率、材料重量等物理性能发生变化。5）电化学传感器这类传感器由膜电极和电解液灌封而成。气体浓度信号将电解液分解成阴阳带电离子，通过电极将信号传出。它的优点是：反映速度快、准确、稳定性好、能够定量检测，但寿命较短（大于等于两年），主要适用于毒性气体的检测。目前国际上绝大部分毒气检测采用该类型传感器。6）国内气体传感器的研究现状1）烧结型气敏元件仍是生产的主流，占总量90%以上；接触燃烧式气敏元件己具备了生产基础和能力；电化学

6、气体传感器有了试制产品。2）在工艺方面，引入了表面掺杂、表面覆膜以及制作表面催化反应层和修隔离层等工艺，使烧结型元件由广谱性气敏，发展成为选择性气敏；在结构方面，研制了补偿复合结构、组合差动结构以及集成化阵列结构；在气敏材料方面，SnO2和Fe2O3材料已用于批量生产气敏元件，新研究开发的A1203气敏材料、石英晶体和有机半导体等也开始用于气敏材料。3）低功耗气敏元件（如CH4、CO等气敏元件）已从产品研究进入中试阶段。三、便携式甲烷检测报警仪1、便携式甲烷报警仪的分类光干涉式、热导式、热催化式等，其中催化式甲烷检测报警仪具有成本低、结构简单、受背景气体和温度影响小、输出信号电流

7、大、信号处理显示方便、易实现自动检测等优点，在国内外广泛采用2、热催化式甲烷报警仪的工作原理图4便携式甲烷检测报警仪工作原理3、仪器的型号及主要性能技术指标(1)仪器按使用功能可分为：①检测仪：以显示功能为主的仪器，以下称A类仪器；②报警仪.以报警功能为主的仪器，以下称B类仪器；③测报仪：兼有显示和报警两种功能的仪器，以下称C类仪器。(2)仪器按下面的方法命名和编制型号：(3)仪器测量范围可采用：①0-3%CH4；②0-4%CH4；③O-10%CH4。(4)仪器报警点设置范围可采