CN109883980A - 一种可以同时测甲烷、一氧化碳的本安传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可以同时测甲烷、一氧化碳的本安传感器，包括传感器主体、嵌入式安装的电路板、用于放大过滤电信号的放大滤波模块、用于稳定电压的稳压驱动模块、用于讯息传输的无线信号模块以及用于提示的报警模块，且放大滤波模块、稳压驱动模块、无线信号模块和报警模块均与电路板电性连接，本发明通过设置气室壳，具有一定的抗氧化性和耐腐蚀的特点，从而提高整体装置的使用寿命，通过两种形式的检测，经过软件的对比分析端，对两组数据对比分析，从而得到更加准确的数据信息。

Description

一种可以同时测甲烷、一氧化碳的本安传感器

技术领域

本发明涉及传感器领域，特别涉及一种可以同时测甲烷、一氧化碳的本安传感器。

背景技术

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、***化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。

现有的一种可以同时测甲烷、一氧化碳的本安传感器在使用时存在一定的弊端，首先，检测的混合气体大多具有腐蚀和氧化性，长时间检测使用容易对装置主体造成损伤，同时现在国内外均采用红外吸收原理来测量被测气体的浓度，但是没有通过不同检测方式来进行对比分析，容易产生一定的误差，为此，我们提出一种可以同时测甲烷、一氧化碳的本安传感器。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种可以同时测甲烷、一氧化碳的本安传感器，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种可以同时测甲烷、一氧化碳的本安传感器，包括传感器主体、嵌入式安装的电路板、用于放大过滤电信号的放大滤波模块、用于稳定电压的稳压驱动模块、用于讯息传输的无线信号模块以及用于提示的报警模块，且放大滤波模块、稳压驱动模块、无线信号模块和报警模块均与电路板电性连接，并在电路板表面架设搭载有单片机，所述传感器主体的内部设有气室壳，且气室壳的顶端和底端对应位置均匀开设有若干导气孔，所述气室壳的内部分别安装有第一激光器、第一探测器、第二激光器、第二探测器，且第一探测器和第二探测器均与放大滤波模块通过两组电压信号线路连接。

优选的，所述传感器主体的顶端装配有防尘罩，且传感器主体的底端设为外螺纹空心结构，气室壳的壳体铜质镀金材质。

优选的，所述第一激光器和第二激光器均为基于量子级联激光器(QCL)，且第一激光器和第二激光器的中心波长分别为7.4μm和4.5μm。

优选的，所述第一激光器和第二激光器的组成结构相同，其激光器包括红外光源和菲涅尔透镜，且红外光源产生的光线透过菲涅尔透镜产生平行光束。

优选的，所述第一激光器和第一探测器安装于同一平面内，并在气室壳内壁的另一侧通过强力胶粘合有平面镜，所述第一激光器产生的光线通过平面镜转折照射到第一探测器内，所述第二激光器、第二探测器和另一块平面镜装配位置与上述平面呈90度分布，且第二激光器产生的光线与第一激光器产生的光线互不干扰。

优选的，还包括安装于电路板表面的蜂鸣器和位于电路板底部的备用电源，且备用电源与稳压驱动模块电性连接。

优选的，所述单片机的型号为MSP430F1611。

与现有技术相比，本发明提供了一种可以同时测甲烷、一氧化碳的本安传感器，具有如下有益效果：

1、通过设置防尘罩以及气室壳，气室壳的上下导气孔贯穿便于通过检测的混合气体，而防尘罩避免外界杂质进入到装置内，由于气室壳铜质镀金材质，具有一定的抗氧化性和耐腐蚀的特点，从而提高整体装置的使用寿命；

2、通过设置的两组激光器、探测器以及平面镜结构，根据红外光谱吸收原理，调整不同QCL的中心波长，分别针对甲烷和一氧化碳的气体浓度检测，同时QCL通过红外光源和菲涅尔透镜产生平行光束通过平面镜转折经过两次气室，在一定空间内通过折射增加了光程，初步增加气体检测的精准性，另外单个的激光器、探测器和平面镜还利用到差分吸收光谱法，通过分析若干气体在同一波段的重叠吸收光谱，从而同时检测对应甲烷和一氧化碳的气体浓度，最终通过软件的对比分析端，对两组数据对比分析，从而得到更加准确的数据信息；

3、通过设置报警模块和备用电源，在传感器断电时使用备用电源，方便实用，在单片机内编设设定的浓度值，在检测到气体到达预设浓度时，通过蜂鸣器发出警报，同时由无线信号模块将所得的数据信息无线发送到软件对比分析端，实时分析对比。

该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

附图说明

图1为本发明一种可以同时测甲烷、一氧化碳的本安传感器的整体结构内部剖视图；

图2为本发明一种可以同时测甲烷、一氧化碳的本安传感器的激光器发光原理图；

图3为本发明一种可以同时测甲烷、一氧化碳的本安传感器的电控流程图。

图中：1、传感器主体；2、气室壳；3、防尘罩；4、平面镜；5、导气孔；6、电路板；7、备用电源；8、第一激光器；9、第一探测器；10、第二激光器；11、第二探测器；12、放大滤波模块；13、单片机；14、稳压驱动模块；15、无线信号模块；16、报警模块；17、蜂鸣器；a、红外光源；b、菲涅尔透镜。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

实施例1

如图1-3所示，一种可以同时测甲烷、一氧化碳的本安传感器，包括传感器主体1、嵌入式安装的电路板6、用于放大过滤电信号的放大滤波模块12、用于稳定电压的稳压驱动模块14、用于讯息传输的无线信号模块15以及用于提示的报警模块16，且放大滤波模块12、稳压驱动模块14、无线信号模块15和报警模块16均与电路板6电性连接，并在电路板6表面架设搭载有单片机13，传感器主体1的内部设有气室壳2，且气室壳2的顶端和底端对应位置均匀开设有若干导气孔5，气室壳2的内部分别安装有第一激光器8、第一探测器9、第二激光器10、第二探测器11，且第一探测器9和第二探测器11均与放大滤波模块12通过两组电压信号线路连接；

如图1所示，传感器主体1的顶端装配有防尘罩3，且传感器主体1的底端设为外螺纹空心结构，气室壳2的壳体铜质镀金材质；

通过设置防尘罩3以及气室壳2，气室壳2的上下导气孔5贯穿便于通过检测的混合气体，而防尘罩3避免外界杂质进入到装置内，使用一段时间后，可拆卸防尘罩3进行清理，由于气室壳2为铜质镀金材质，具有一定的抗氧化性和耐腐蚀的特点，从而提高整体装置的使用寿命。

实施例2

如图1-3所示，一种可以同时测甲烷、一氧化碳的本安传感器，在实施例1的基础上，第一激光器8和第二激光器10均为基于量子级联激光器QCL，且第一激光器8和第二激光器10的中心波长分别为7.4μm和4.5μm；

如图2所示，第一激光器8和第二激光器10的组成结构相同，其激光器包括红外光源a和菲涅尔透镜b，且红外光源a产生的光线透过菲涅尔透镜b产生平行光束；

如图1所示，第一激光器8和第一探测器9安装于同一平面内，并在气室壳2内壁的另一侧通过强力胶粘合有平面镜4，第一激光器8产生的光线通过平面镜4转折照射到第一探测器9内，第二激光器10、第二探测器11和另一块平面镜4装配位置与上述平面呈90度分布，且第二激光器10产生的光线与第一激光器8产生的光线互不干扰；

通过设置的两组激光器、探测器以及平面镜4结构，根据红外光谱吸收原理，调整不同QCL的中心波长，分别针对甲烷和一氧化碳的气体浓度检测，同时QCL通过红外光源a和菲涅尔透镜b产生平行光束通过平面镜4转折经过两次气室，在一定空间内通过折射增加了光程，初步增加气体检测的精准性，另外单个的激光器、探测器和平面镜4还利用到差分吸收光谱法，通过分析若干气体在同一波段的重叠吸收光谱，从而同时检测对应甲烷和一氧化碳的气体浓度，最终通过软件的对比分析端，对两组数据对比分析，从而得到更加准确的数据信息。

实施例3

如图1-3所示，一种可以同时测甲烷、一氧化碳的本安传感器，还包括安装于电路板6表面的蜂鸣器17和位于电路板6底部的备用电源7，且备用电源7与稳压驱动模块14电性连接；

如图3所示，单片机13的型号为MSP430F1611；

通过设置报警模块16和备用电源7，在传感器断电时使用备用电源7，方便实用，在单片机13内编设设定的浓度值，在检测到气体到达预设浓度时，通过蜂鸣器17发出警报，同时由无线信号模块15将所得的数据信息无线发送到软件对比分析端，实时分析对比。

需要说明的是，本发明为一种可以同时测甲烷、一氧化碳的本安传感器，首先，将传感器主体1安装到检测端，气室壳2的上下导气孔5贯穿便于通过检测的混合气体，而防尘罩3避免外界杂质进入到装置内，使用一段时间后，可拆卸防尘罩3进行清理，由于气室壳2为铜质镀金材质，具有一定的抗氧化性和耐腐蚀的特点，从而提高整体装置的使用寿命，

进行甲烷和一氧化碳的气体浓度检测时，两组不同的激光器、探测器以及平面镜4结构，根据红外光谱吸收原理，调整不同QCL的中心波长，分别针对甲烷和一氧化碳的气体浓度进行检测，同时QCL通过红外光源a和菲涅尔透镜b产生平行光束通过平面镜4转折经过两次气室，在一定空间内通过折射增加了光程，初步增加气体检测的精准性，在两组不同的激光器、探测器以及平面镜4结构检测后，经过放大滤波模块12过滤其他不需要的频段光波并放大所需的波段，由测量和参数的不同电信号形式传递到电路板6上的单片机13内，由于单片机13内编设设定有固定的浓度值，在检测到气体到达预设浓度时，通过蜂鸣器17发出警报，用于提醒工作人员，同时由无线信号模块15将所得的数据信息无线发送到软件对比分析端，

另外单个的激光器、探测器和平面镜4还利用到差分吸收光谱法，通过分析若干气体在同一波段的重叠吸收光谱，从而同时检测对应甲烷和一氧化碳的气体浓度，

最终通过软件的对比分析端，使用两组不同的激光器、探测器以及平面镜4结构和单个的激光器、探测器和平面镜4结构利用两种不同方式所得的两种数据对比分析，从而得到更加准确的数据信息。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种可以同时测甲烷、一氧化碳的本安传感器，其特征在于：包括传感器主体(1)、嵌入式安装的电路板(6)、用于放大过滤电信号的放大滤波模块(12)、用于稳定电压的稳压驱动模块(14)、用于讯息传输的无线信号模块(15)以及用于提示的报警模块(16)，且放大滤波模块(12)、稳压驱动模块(14)、无线信号模块(15)和报警模块(16)均与电路板(6)电性连接，并在电路板(6)表面架设搭载有单片机(13)，所述传感器主体(1)的内部设有气室壳(2)，且气室壳(2)的顶端和底端对应位置均匀开设有若干导气孔(5)，所述气室壳(2)的内部分别安装有第一激光器(8)、第一探测器(9)、第二激光器(10)、第二探测器(11)，且第一探测器(9)和第二探测器(11)均与放大滤波模块(12)通过两组电压信号线路连接。

2.根据权利要求1所述的一种可以同时测甲烷、一氧化碳的本安传感器，其特征在于：所述传感器主体(1)的顶端装配有防尘罩(3)，且传感器主体(1)的底端设为外螺纹空心结构，所述气室壳(2)的壳体铜质镀金材质。

3.根据权利要求1所述的一种可以同时测甲烷、一氧化碳的本安传感器，其特征在于：所述第一激光器(8)和第二激光器(10)均为基于量子级联激光器(QCL)，且第一激光器(8)和第二激光器(10)的中心波长分别为7.4μm和4.5μm。

4.根据权利要求1所述的一种可以同时测甲烷、一氧化碳的本安传感器，其特征在于：所述第一激光器(8)和第二激光器(10)的组成结构相同，其激光器包括红外光源(a)和菲涅尔透镜(b)，且红外光源(a)产生的光线透过菲涅尔透镜(b)产生平行光束。

5.根据权利要求1所述的一种可以同时测甲烷、一氧化碳的本安传感器，其特征在于：所述第一激光器(8)和第一探测器(9)安装于同一平面内，并在气室壳(2)内壁的另一侧通过强力胶粘合有平面镜(4)，所述第一激光器(8)产生的光线通过平面镜(4)转折照射到第一探测器(9)内，所述第二激光器(10)、第二探测器(11)和另一块平面镜(4)装配位置与上述平面呈90度分布，且第二激光器(10)产生的光线与第一激光器(8)产生的光线互不干扰。

6.根据权利要求1所述的一种可以同时测甲烷、一氧化碳的本安传感器，其特征在于：还包括安装于电路板(6)表面的蜂鸣器(17)和位于电路板(6)底部的备用电源(7)，且备用电源(7)与稳压驱动模块(14)电性连接。

7.根据权利要求1所述的一种可以同时测甲烷、一氧化碳的本安传感器，其特征在于：所述单片机(13)的型号为MSP430F1611。