矿用一氧化碳传感器制造技术

本发明专利技术实施例公开了一种矿用一氧化碳传感器。该矿用一氧化碳传感器包括：气体检测模块，气体检测模块包括依次连接的激光器、气室单元和光电转换电路，激光器用于生成预设波长的激光信号，并将激光信号传输至气室单元；光电转换电路用于探测经过气室单元后的激光信号，输出电信号；主控模块，连接光电转换电路，用于采集光电转换电路输出的电信号，获得一氧化碳的检测结果；通信模块，连接主控模块，用于将一氧化碳的检测结果发送至目标设备；电源模块，电源模块输出第一电压为气体检测模块供电，以及输出第二电压为主控模块和通信模块供电。本发明专利技术实施例提供的一氧化碳传感器能够实现对一氧化碳的在线测量，具有抗干扰性强和准确性高的优点。

Mine carbon monoxide sensor

【技术实现步骤摘要】
矿用一氧化碳传感器
本专利技术实施例涉及煤矿系统领域，尤其涉及一种矿用一氧化碳传感器。
技术介绍
井下环境参数检测是矿井安全生产的重中之重，尤其是井下一氧化碳含量直接影响着作业人员的生命安全。严控煤矿事故，重点在于预防和遏制。目前行业内井下一氧化碳检测主要采用的是电化学原理，电化学原理存在如下问题：响应时间长，一般超过15s；环境适应性差，容易受到环境中水汽、粉尘影响；容易受到环境中背景气如硫化氢、乙炔等的影响，从而导致准确性降低；抗干扰性差，由于输出信号比较小，容易受到井下电磁干扰影响产生误报警。基于上述问题，现有的一氧化碳检测方法难以满足当前的使用需求。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种矿用一氧化碳传感器，以实时、可靠地测量矿井中的一氧化碳。本专利技术实施例提供了一种矿用一氧化碳传感器，包括：气体检测模块，所述气体检测模块包括依次连接的激光器、气室单元和光电转换电路，所述激光器用于生成预设波长的激光信号，并将激光信号传输至所述气室单元；所述光电转换电路用于探测经过气室单元后的激光信号，输出电信号；主控模块，连接所述光电转换电路，用于采集光电转换电路输出的电信号，获得一氧化碳的检测结果；通信模块，连接所述主控模块，用于将所述一氧化碳的检测结果发送至目标设备；电源模块，所述电源模块输出第一电压为所述气体检测模块供电，以及输出第二电压为所述主控模块和所述通信模块供电。可选的，还包括电流驱动模块和温度控制模块，所述电流驱动模块和所述温度控制模块与所述激光器连接，所述电流驱动模块和所述温度控制模块用于对所述激光器进行调制，以控制所述激光器输出所述预设波长的激光信号。可选的，所述光电转换电路包括光电探测器和信号处理电路，其中，所述光电探测器用于接收所述激光信号，并将所述激光信号转换为电流信号；所述信号处理电路用于提取所述电流信号中的二次谐波分量。可选的，所述通信模块包括无线通信模块和有线通信模块，其中，所述无线通信模块包括Zigbee通信模块、WiFi通信模块、3G/4G/5G通信模块和蓝牙模块中的至少一种，所述主控模块通过所述无线通信模块将所述一氧化碳的检测结果发送至所述目标设备；所述有线通信模块包括RS485串行总线、CAN总线和以太网中的至少一种，所述主控模块通过所述有线模块与控制主机通信连接，以响应所述控制主机的控制信号进行升级和/或向所述控制主机传输所述一氧化碳的检测结果。可选的，所述目标设备包括监控平台和移动巡检设备，所述主控模块通过所述Zigbee通信模块，或WiFi通信模块，或所述3G/4G/5G通信模块向所述监控平台发送所述一氧化碳的检测结果；以及，通过所述蓝牙模块匹配所述移动巡检设备，并在匹配成功后，将所述一氧化碳的检测结果发送至所述移动巡检设备。可选的，所述电源模块包括缓启动模块和电压转换模块，所述缓启动模块的输入端连接输入电源，所述缓启动模块的输出端连接所述电压转换模块的输入端，所述电压转换模块输出所述第一电压和所述第二电压。可选的，所述缓启动模块包括稳压电路、运算放大器和开关电路，所述稳压电路的输入端连接输入电源，所述稳压电路的第一输出端连接所述运算放大器的同相输入端；所述运算放大器的反向输入端连接所述缓启动模块的电压输出端；所述运算放大器的输出端连接所述开关电路的控制端；所述开关电路的输入端连接所述稳压电路的第二输出端，所述开关电路的输出端连接所述缓启动模块的电压输出端；所述开关电路用于根据控制端的信号控制输入端和输出端之间导通或者断开；所述电压转换模块包括第一电压转换模块和第二电压转换模块，所述第一电压转换模块的输入端连接所述缓启动模块的电压输出端，所述第一电压转换模块的输出端输出所述第一电压；所述第二电压转换模块的输入端连接所述第一电压转换模块的输出端，所述第二电压转换模块的输出端输出所述第二电压。可选的，所述开关电路包括第一电阻、第二电阻、发光二极管和MOS管，其中，所述发光二极管的负极连接所述运算放大器的输出端，所述发光二极管的正极连接所述MOS管的栅极；所述MOS管的第一极连接所述稳压电路的第二输出端，所述MOS管的第二极连接所述缓启动模块的电压输出端；所述第一电阻的第一端连接所述MOS管的第一极，所述第一电阻的第二端连接所述MOS管的第二极；所述第二电阻的第一端连接所述发光二极管的正极，所述第二电阻的第二端连接所述稳压电路的第二输出端。可选的，所述稳压电路包括第一稳压模块和第二稳压模块，所述第一稳压模块的输入端连接所述输入电源，所述第一稳压模块的输出端通过分压电阻连接所述第二稳压模块的输入端；所述第一稳压模块的输出端作为所述稳压电路的第二输出端，所述第二稳压模块的输出端作为所述稳压电路的第一输出端，其中，所述第一稳压模块包括稳压二极管和整流二极管，所述稳压二极管的负极连接所述第一稳压模块的输入端，所述稳压二极管的正极接地；所述整流二极管的正极连接所述第一稳压模块的输入端，所述整流二极管的负极连接所述第一稳压模块的输出端；所述第二稳压模块包括稳压芯片、电容、第一比例电阻和第二比例电阻；所述稳压芯片的第一端连接所述第二稳压模块的输入端，所述稳压芯片的第二端接地，所述稳压芯片的基准参考端连接所述第一比例电阻的第一端和所述第二比例电阻的第一端；所述电容的第一端连接所述稳压芯片的基准参考端，所述电容的第二端接地；所述第一比例电阻的第二端连接所述第二稳压模块的输出端，所述第二比例电阻的第二端接地。可选的，还包括显示模块和报警模块，所述显示模块电连接所述主控模块，所述显示模块用于显示所述一氧化碳的当前检测结果和历史检测结果，以及显示由所述主控模块采集的所述电源模块的当前电量信息；所述报警模块与所述主控模块相连，用于在接收到所述主控模块输出的触发信号时进行声和/或光报警。本专利技术实施例提供的一氧化碳传感器，通过设置激光器产生预设波长的激光信号，由气室单元对该预设波长的激光信号进行吸收，吸收后的激光信号被光电转换电路转换为电信号，主控模块处理转换得到的电信号，得到一氧化碳的检测结果，再通过通信模块将一氧化碳的检测结果发送至目标设备，使得目标设备能够实时获取各井下分站的一氧化碳信息。同时，通过内置的电源模块为各功能模块供电，保证了一氧化碳传感器各能够正常工作。本专利技术实施例采用激光光谱吸收技术不仅实现了对一氧化碳的在线测量，而且通过对激光器进行调制生成对应于一氧化碳吸收波段的窄带激光信号，从而使得检测结果不受背景气干扰，抗干扰性强且提高了对一氧化碳检测的准确性。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种矿用一氧化碳传感器的结构框图；图2本专利技术实施例提供的另一种矿用一氧化碳传感器的结构框图；图3本专利技术实施例提供的另一种矿用一氧化碳传感器的结构框图；图4本专利技术实施例提供的另一种矿用一氧化碳传感器的结构框图；图5本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿用一氧化碳传感器，其特征在于，包括：/n气体检测模块，所述气体检测模块包括依次连接的激光器、气室单元和光电转换电路，所述激光器用于生成预设波长的激光信号，并将激光信号传输至所述气室单元；所述光电转换电路用于探测经过气室单元后的激光信号，输出电信号；/n主控模块，连接所述光电转换电路，用于采集光电转换电路输出的电信号，获得一氧化碳的检测结果；/n通信模块，连接所述主控模块，用于将所述一氧化碳的检测结果发送至目标设备；/n电源模块，所述电源模块输出第一电压为所述气体检测模块供电，以及输出第二电压为所述主控模块和所述通信模块供电。/n

【技术特征摘要】
1.一种矿用一氧化碳传感器，其特征在于，包括：
气体检测模块，所述气体检测模块包括依次连接的激光器、气室单元和光电转换电路，所述激光器用于生成预设波长的激光信号，并将激光信号传输至所述气室单元；所述光电转换电路用于探测经过气室单元后的激光信号，输出电信号；
主控模块，连接所述光电转换电路，用于采集光电转换电路输出的电信号，获得一氧化碳的检测结果；
通信模块，连接所述主控模块，用于将所述一氧化碳的检测结果发送至目标设备；
电源模块，所述电源模块输出第一电压为所述气体检测模块供电，以及输出第二电压为所述主控模块和所述通信模块供电。


2.根据权利要求1所述的矿用一氧化碳传感器，其特征在于，还包括电流驱动模块和温度控制模块，所述电流驱动模块和所述温度控制模块与所述激光器连接，所述电流驱动模块和所述温度控制模块用于对所述激光器进行调制，以控制所述激光器输出所述预设波长的激光信号。


3.根据权利要求1所述的矿用一氧化碳传感器，其特征在于，所述光电转换电路包括光电探测器和信号处理电路，其中，
所述光电探测器用于接收所述激光信号，并将所述激光信号转换为电流信号；
所述信号处理电路用于提取所述电流信号中的二次谐波分量。


4.根据权利要求1所述的矿用一氧化碳传感器，其特征在于，所述通信模块包括无线通信模块和有线通信模块，其中，
所述无线通信模块包括Zigbee通信模块、WiFi通信模块、3G/4G/5G通信模块和蓝牙模块中的至少一种，所述主控模块通过所述无线通信模块将所述一氧化碳的检测结果发送至所述目标设备；
所述有线通信模块包括RS485串行总线、CAN总线和以太网中的至少一种，所述主控模块通过所述有线模块与控制主机通信连接，以响应所述控制主机的控制信号进行升级和/或向所述控制主机传输所述一氧化碳的检测结果。


5.根据权利要求4所述的矿用一氧化碳传感器，其特征在于，所述目标设备包括监控平台和移动巡检设备，
所述主控模块通过所述Zigbee通信模块，或所述WiFi通信模块，或所述3G/4G/5G通信模块向所述监控平台发送所述一氧化碳的检测结果；以及，
通过所述蓝牙模块匹配所述移动巡检设备，并在匹配成功后，将所述一氧化碳的检测结果发送至所述移动巡检设备。


6.根据权利要求1所述的矿用一氧化碳传感器，其特征在于，所述电源模块包括缓启动模块和电压转换模块，所述缓启动模块的输入端连接输入电源，所述缓启动模块的输出端连接所述电压转换模块的输入端，所述电压转换模块输出所述第一电压和所述第二电压。


7.根据权利要求6所述的矿用一氧化碳传感器，其特征在于，所述缓启动模块包括稳压电路、运算放大器和开关电路，所述稳压电路的输入端连接所述输入电源，所述稳压电路的第一输出端连接所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张德胜，苗可彬，魏峰，孟庆勇，温良，黄增波，丰颖，刘梅华，赵云龙，龙秉正，郎琦，
申请(专利权)人：煤炭科学技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11