一种由催化热电传感器组成的新型甲烷探测器制造技术

本发明专利技术公开了一种由催化热电传感器组成的新型甲烷探测器，涉及气体探测设备技术领域，用以解决当前催化燃烧式甲烷探测器成本高、功耗大；半导体式甲烷探测器一致性差、误报警概率大等系列问题。本发明专利技术包括电源模块、检测模块和采集模块，所述电源模块具有交

【技术实现步骤摘要】
一种由催化热电传感器组成的新型甲烷探测器


[0001]本专利技术涉及气体探测设备
，更具体的是涉及一种由催化热电传感器组成的新型甲烷探测器，用于检测空气中可燃气体的浓度。

技术介绍

[0002]可燃气体报警器也称气体泄露检测报警仪器。当工业环境、日常生活环境(如使用天然气、甲烷的房间)中可燃性气体发生泄露，可燃气体报警器检测到可燃性气体浓度达到报警器设置的报警值时，可燃气体报警器就会发出声、光报警信号，以提醒采取人员疏散、强制排风、关停设备等安全措施。且气体报警器可联动相关的联动设备如在工厂生产、储运中发生泄露，可以驱动排风、切断电源、喷淋等系统，防止发生爆炸、火灾、中毒事故，从而保障安全生产。经常用在化工厂，石油，燃气站，钢铁厂等使用或者产生可燃性气体的场所。而现有的可燃气体探测报警器结构复杂，安装困难，价格昂贵，且对气体的感应度和探测精度较低，影响了检测结果。
[0003]目前的行业中甲烷探测器使用了催化燃烧式传感器和半导体式传感器，催化燃烧式传感器由催化球和补偿球两部分组成，输出4只引脚，传感器输出信号需要放大器放大后，才可以被分辨，不仅传感器与电路成本高，而且催化球和补偿球在受到一定的机械外力时，双球位置会发生一定的偏移，从而导致传感器的本底输出值会发生变化，甚至出现误报警现象。半导体传感器则为气体在气敏材料表面与其吸附的氧发生化学反应,并导致半导体敏感材料电阻发生变化，其电阻变化率与被测气体浓度呈指数关系，通过测量电阻的变化即可测得气体浓度。该类传感器受温湿度影响大，一致性很差，出现误报警的概率极大。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于：为了解决当前催化燃烧式甲烷探测器成本高、功耗大和检测灵敏度低；半导体式甲烷探测器一致性差、误报警概率大等系列的问题，本专利技术提供一种由催化热电传感器组成的新型甲烷探测器。
[0005]本专利技术为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
[0006]一种由催化热电传感器组成的新型甲烷探测器，包括电源模块、检测模块和采集模块，所述电源模块具有交
‑
直电压变换器以及变压器，所述检测模块具有第一接地线路和第二接地线路，所述第一接地线路和第二接地线路之间通过电阻连接，所述采集模块具有信号运算器，电源模块连接检测模块，检测模块连接采集模块。
[0007]其中，所述第一接地线路具有电源接头VCC，所述电源接头VCC再依次连接第一电阻R4，甲烷探测器U1，最后连接接地端GND。
[0008]其中，所述第二接地线路具有信号采集点SAD，所述信号采集点SAD连接电容C7，所述电容C7再最后连接接地端GND。
[0009]其中，所述第一接地线路和第二接地线路之间通过连接的电阻为第二电阻R6。
[0010]其中，所述第二电阻R6的一端连接于所述第一接地线路具有的第一电阻R4和甲烷
探测器U1之间，第二电阻R6的另一端连接于所述第二接地线路具有的信号采集点SAD和电容C7之间。
[0011]其中，所述甲烷探测器U1具有第一引脚1和第二引脚2，所述第一引脚1连接于所述第一电阻R4和所述第二电阻R6，所述第二引脚2连接于所述第一接地线路具有的接地端GND。
[0012]其中，所述甲烷探测器U1与匹配的第一电阻R4进行串联，当甲烷探测器U1内部具有的传感器检测到甲烷气体时，甲烷探测器U1的温度升高，所述传感器具有铂金丝,根据所述铂金丝的固有特性，传感器电阻变大,根据欧姆定律，传感器两端的电压增大。
[0013]其中，所述催化热电传感器组成的新型甲烷探测器的甲烷浓度计算公式为:
[0014]C＝A*[(Rx
‑
R0)/(Ux
‑
U0)]*B
[0015]A
‑
导通率(西门子的导通系数)；
[0016]B
‑
甲烷在空气中的浓度比；
[0017]Rx
‑
相应浓度的传感器阻值；
[0018]R0‑
零点浓度的传感器阻值；
[0019]Ux
‑
相应浓度采集点的电压值；
[0020]U0‑
零点浓度采集点的电压值。
[0021]所述Rx
‑
R0的值为
△
R，所述Ux
‑
U0的值为
△
U，所述
△
R与
△
U的之比的误差值控制在
±
1.2％范围内。
[0022]其中，所述甲烷探测器具有采集点TP6，所述采集点TP6采集的所述相应浓度采集点的电压值Ux与所述零点浓度采集点的电压值U0差值比较，所述甲烷探测器U1内部的传感器具有铂金丝，所述铂金丝变化后的所述相应浓度的传感器阻值Rx与所述零点浓度的传感器阻值R0差值比较，所述导通率A为常数，
△
R与
△
U之比为常数，所述甲烷在空气中的浓度比B为常数，计算出所述甲烷浓度C的值。
[0023]其中，所述相应浓度的传感器阻值Rx与所述空气中甲烷的浓度C对应值呈线性变化。
[0024]本专利技术的有益效果如下：
[0025]1.本专利技术所使用的催化热电传感器代替了传统的催化燃烧式传感器和半导体式传感器，传统的催化燃烧式传感器由催化球和补偿球两部分组成，输出需要4只引脚，本专利技术相较于常规的催化燃烧式传感器而言，催化热电传感器的结构只由催化球(甲烷探测器U1)组成，无补偿球，输出2只引脚，解决了甲烷探测器一致性差、抗机械外力弱和出现误报警现象。
[0026]2.本专利技术甲烷探测器电路设计简单，使用的催化热电传感器生产效率高、成本低，该传感器只有一个催化球，抗机械外力强，稳定性好，一致性好，使用寿命长，不会由于双球位置变化而出现本底值变化导致探测器出现误报警风险。
[0027]3.本专利技术选择与催化热电传感器(甲烷探测器U1具有的传感器)匹配的电阻R4进行串联，当传感器检测到甲烷气体时，催化球(甲烷探测器U1)的温度升高，根据铂金丝的固有特性，传感器电阻变大；根据欧姆定律，传感器两端的电压增大(即第一引脚1的电压增大)，通过采集SAD(TP6)点的电压变化，即可换算出气体浓度，利用元器件阻值变化的方式来测量甲烷气体的浓度，在现有技术中是不具有的。
[0028]4.本专利技术根据甲烷浓度计算公式为:C＝A*[(Rx
‑
R0)/(Ux
‑
U0)]*B，所述
△
R与
△
U的之比的误差值控制在
±
1.2％范围内，计算出空气中的甲烷成分比，误差范围很小避免了甲烷探测器检测度较低和出现误报警现象。
[0029]5.本专利技术所述相应浓度的传感器阻值Rx与所述空气中甲烷的浓度C对应值呈线性变化，保证甲烷探测器在误差很小的范围甲烷浓度C随传感器阻值Rx的变化而变化，准确无误的测试出甲烷浓度。
附图说明
[0030]图1是本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种由催化热电传感器组成的新型甲烷探测器，包括电源模块、检测模块和采集模块，其特征在于：所述电源模块具有交
‑
直电压变换器以及变压器，所述检测模块具有第一接地线路和第二接地线路，所述第一接地线路和第二接地线路之间通过电阻连接，所述采集模块具有信号运算器，电源模块连接检测模块，检测模块连接采集模块。2.根据权利要求1所述的一种由催化热电传感器组成的新型甲烷探测器，其特征在于：所述第一接地线路具有电源接头(VCC)，所述电源接头(VCC)再依次连接第一电阻(R4)，甲烷探测器(U1)，最后连接接地端(GND)。3.根据权利要求1所述的一种由催化热电传感器组成的新型甲烷探测器，其特征在于：所述第二接地线路具有信号采集点(SAD)，所述信号采集点(SAD)连接电容(C7)，所述电容(C7)再最后连接接地端(GND)。4.根据权利要求1所述的一种由催化热电传感器组成的新型甲烷探测器，其特征在于：所述第一接地线路和第二接地线路之间通过连接的电阻为第二电阻(R6)。5.根据权利要求4所述的一种由催化热电传感器组成的新型甲烷探测器，其特征在于：所述第二电阻(R6)的一端连接于所述第一接地线路具有的第一电阻(R4)和甲烷探测器(U1)之间，第二电阻(R6)的另一端连接于所述第二接地线路具有的信号采集点(SAD)和电容(C7)之间。6.根据权利要求5所述的一种由催化热电传感器组成的新型甲烷探测器，其特征在于：所述甲烷探测器(U1)具有第一引脚(1)和第二引脚(2)，所述第一引脚(1)连接于所述第一电阻(R4)和所述第二电阻(R6)，所述第二引脚(2)连接于所述第一接地线路具有的接地端(GND)。7.根据权利要求6所述的一种由催化热电传感器组成的新型甲烷探测器,其特征在于:所述甲烷探测器(U1)与匹配的第一电阻(R4)进行串联，当甲烷探测器(U1)内部具有的传感器检测到甲烷气体时，甲烷探测器(U1)的温度升高，所述传感器具有铂...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪建德，肖朝鹏，马茂强，郝萍，黄平，刘洲，
申请(专利权)人：四川久远智能消防设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：