一氧化碳?xì)怏w的質(zhì)量濃度監(jiān)測是煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)的重要組成部分。國家煤礦安全監(jiān)察局已在一些特定的礦井中推薦使用無線傳感器。通過對(duì)比分析一氧化碳傳感器的檢測原理,提出了一種具有壓力和溫度補(bǔ)償?shù)囊谎趸紵o線傳感器的設(shè)計(jì)方案。詳細(xì)介紹了一氧化碳無線傳感器的檢測原理、溫度和壓力補(bǔ)償方式、無線通信等關(guān)鍵技術(shù),并對(duì)傳感器進(jìn)行了基本誤差、響應(yīng)時(shí)間、溫度和壓力影響等性能測試。結(jié)果表明,該一氧化碳無線傳感器精度高、響應(yīng)快、運(yùn)行穩(wěn)定可靠,可實(shí)時(shí)監(jiān)測井下一氧化碳?xì)怏w的質(zhì)量濃度,滿足煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中一氧化碳監(jiān)測的需求。 

【文章來源】：煤礦機(jī)電. 2020,41(04)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

傳感器總體結(jié)構(gòu)

一氧化碳信號(hào)采集電路完成探頭驅(qū)動(dòng)、保護(hù)、信號(hào)取樣、放大和濾波等功能,最終輸出電壓信號(hào),電路如圖2所示。檢測元件的參考電極可穩(wěn)定感應(yīng)電極的電動(dòng)勢,參考電極和感應(yīng)電極之間無電流通過,從而確保兩者電壓穩(wěn)定,即使對(duì)電極極化也不會(huì)影響感應(yīng)電極。電路中選用場效應(yīng)管V6控制參考電極和感應(yīng)電極的通斷,傳感器在不工作時(shí)兩電極導(dǎo)通,保證檢測元件時(shí)刻處于準(zhǔn)備狀態(tài)。傳感器上電工作后,兩電極斷開,可避免環(huán)境中存在的一氧化碳?xì)怏w與溶液蒸汽接觸,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)檢測元件的保護(hù)。由于電化學(xué)檢測元件輸出的信號(hào)為弱電流信號(hào)(約70 nA/ppm),需在電流回路中串接小阻值電阻進(jìn)行取樣,信號(hào)經(jīng)過運(yùn)算放大電路放大,由RC低通濾波器濾波處理后,與基準(zhǔn)電壓組成一對(duì)差分信號(hào)送至單片機(jī)信號(hào)采集端。2.3 溫度補(bǔ)償設(shè)計(jì)

隨著外界環(huán)境溫度的變化,傳感檢測元件的量程和基線零點(diǎn)的信號(hào)輸出會(huì)發(fā)生改變。為了準(zhǔn)確采集一氧化碳的質(zhì)量濃度,需要對(duì)環(huán)境溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。溫度監(jiān)測電路如圖3所示。電路中選取DS18B20數(shù)字式單總線半導(dǎo)體芯片,其具有精度高、體積小、硬件開銷低和抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。當(dāng)DS18B20與微處理器連接時(shí),溫度信號(hào)可在1 s內(nèi)直接轉(zhuǎn)換成9位數(shù)字量,通過單總線即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。溫度芯片可從總線上獲得電源,不需要額外供電。傳感器在零點(diǎn)和線性校準(zhǔn)時(shí)記錄校準(zhǔn)溫度。在實(shí)際工作時(shí),根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測的環(huán)境溫度值,參照溫度試驗(yàn)?zāi)Ｐ?通過軟件程序擬合處理,實(shí)現(xiàn)在不同環(huán)境溫度下對(duì)一氧化碳質(zhì)量濃度的測量。2.4 壓力補(bǔ)償設(shè)計(jì)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3599294