非分光红外线吸收型可燃气体检测报警器的设计实现.pdf

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1、·46·工业仪表与自动化装置2013年第4期非分光红外线吸收型可燃气体检测报警器的设计实现朱成平，罗耿(空军油料研究所，北京100076)摘要：可燃气体检测报警器对安全生产有着极其重要的意义。通过研究非分光红外线吸收型可燃气体检测技术的原理，借助试验确定其测量精度和稳定性，完成了主要传感元件选型，设计出与其相适应的硬件电路，保证了系统的整体可靠性，现已通过环境等试验验证。关键词：非分光红外；可燃气体；检测报警；电路设计中图分类号：TN964—34文献标志码：A文章编号：1000—0682(2013)04—0046—06D

2、esignandimplementationoftheNDIRinstrumentofflammablegasmeasureandalarmZHUChengping，LUOGeng(POLResearchInstituteofAForce，Beijing100076，China)Abstract：Theinstrumentofflammablegasmeasureandalarmhasextremelyimportantmeaningtosafetyinproduction．Throughstudyingtheprinc

3、ipleofthenon—dispersiveinfra—redabsorptive—typeflammablegasdetectiontechnique，confirmingtheprecisionandstabilityofmeasurethroughexperiment，completedthetypeselectionofmainsensorandcomponents，designingthehardwarecircuitadaptingtoit，ensuringthewholedependabilityofth

4、emeasurementsystem，andthroughvalidatingoftestssuchasenvironment．Keywords：non—dispersiveinfra—red；flammablegas；measureandalarm；circuitdesign0引言1检测原理及系统构成油料属于易燃易爆物质，极易挥发与空气混合1．1非分光红外可燃气体检测报警器的原理形成爆炸性混合气，当混合气的浓度达到爆炸下限红外气体检测仪从物理特征上分为分光型和非时，一旦遇到明火、电火花等，就会发生火灾或爆炸，分光型两种

5、，如图1、图2所示。分光型是借助分光极大地威胁着作业的安全⋯。为此，我国炼厂、油系统分出单色光，使通过截止层的红外线波长与被库、加油站等场所配备了大量的可燃气体检测报警测组分的特征吸收光谱相吻合而进行测定的，其分器。目前，应用较多的是催化燃烧型可燃气体检测析能力强。非分光型是指光源的连续辐射全部通过报警器，这种可燃气体浓度检测仪由于检测准确度被测气体组分，被测气体对红外辐射具有选择性吸较好，价格相对便宜而得到了推广应用，但传感器寿收和积分性质，同时采用与样品具有相同吸收光谱命较短，易被硫化物等毒化，不能检测超过100LE

6、L的检测器来测定被测组分对红外辐射的吸收量。以上浓度等缺点，应用受到较大的限制。而非分光红外线吸收型可燃气体检测传感器由于不易受有害气体的影响而中毒、老化，响应速度快，稳定性好，图1非分光型原理图测量精度高，使用寿命长等优点，逐渐受到重视。该文着重介绍非分光红外可燃气体检测报警器的设计实现收稿日期：2012—12—14图2分光型原理图作者简介：朱成平(1974)，男，安徽怀宁人，硕士研究生，高级工程师，主要从事油料储运自动化技术及相关仪器仪表研究。分光型红外气体检测应用范围广，但是应用成2013年第4期工业仪表与自动化装

7、置·47·本高，光路的变化易于导致信号的变化，因此影响了和灵敏度如表1和表2所示。稳定性，所以多用于实验研究。非分光型红外气体表1白炽灯IRL715稳定性实验数据检测功能相对单一，但简单可靠，成本较低，多用于工业现场。1．2非分光红外可燃气体检测报警器的系统构成单片机发送一定频率的调制信号去控制红外光源。红外光源发射红外光，经过充满待测气体的气室，红外光经过长度为L的气室气体的吸收，再经过滤光片的选择性透过，最后到达红外探测器。红外探测器得到吸收后的光强，转换为电信号输出。由表2发光二极管稳定性试验数据于红外探测器输出的

8、信号微弱，需经过前置放大滤波电路和二级放大电路，再经A／D转换、单片机数据处理后显示。单片机还可以通过串行口与上位机进行通信。整个系统由红外光源、测量气室、红外探测器(包含红外窄带滤光片)、滤波放大电路、显示电路和单片机控制系统组成，如图3所示。阀门二象IPYs3228气室IRL7l5}阀门结合上述对光源的实验分析，