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基本信息
- 項目名稱：
- DLDX型一氧化碳傳感器的研制
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- DLDX型一氧化碳電化學(xué)傳感器是能連續(xù)檢測一氧化碳濃度的高精度儀表。它采用三電極電化學(xué)傳感頭，運用定電位電解法原理，實時測量并顯示礦井下的一氧化碳濃度，超限自動發(fā)出聲光報警并上傳信號。在分析了當(dāng)前已投入生產(chǎn)和正處于研究階段的各類傳感器優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，選用國外先進的傳感頭，采用單片機和現(xiàn)代編程技術(shù)，研制出了滿足市場要求的高精度DLDX型一氧化碳電化學(xué)傳感器，能很好的預(yù)防煤礦事故的發(fā)生，保障煤礦工業(yè)的安全生產(chǎn)。
- 詳細介紹：
- 我國屬于世界產(chǎn)煤大國，年產(chǎn)量30億噸以上，每年保證安全生產(chǎn)的所需安全設(shè)備費用可想而知。但目前國內(nèi)只有少量的檢測報警儀能在現(xiàn)場使用,特別是在煤礦井下有害氣體檢測顯得更加落后。中國作為一個正在發(fā)展的國家,各個行業(yè)對傳感器釋放出前所未有的需求潛能。因此,研究新型低功耗、高精度的檢測系統(tǒng)具有很大的應(yīng)用價值。 DLDX型一氧化碳傳感器最具獨特之處就是采用國外進口三電極電化學(xué)CO傳感頭，具有靈敏度高、感應(yīng)快的優(yōu)點。另外，本產(chǎn)品還充分利用當(dāng)今信息業(yè)產(chǎn)物----智能化集成電路，采用89C2051單片機，具有一氧化碳的濃度超限報警功能，使得當(dāng)一氧化碳的濃度超過報警值時，工作極上釋放的電子產(chǎn)生與CO濃度成正比的電流，經(jīng)檢測電路溫度補償和線性放大后可直接進行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，經(jīng)單片機采集和智能化處理，運算后通過三位數(shù)碼管精確的顯示出CO的濃度值，而且還能將測量數(shù)據(jù)通過通訊電纜傳輸給與之關(guān)聯(lián)的設(shè)備。同時，傳感器在靈敏度，重現(xiàn)性，功耗，本質(zhì)安全，適用范圍，響應(yīng)速度等方面都有了新的突破，主要體現(xiàn)在以下幾個方面。 首先，從靈敏度方面來看，該報警裝置內(nèi)部的過濾塵罩可以很好地除去一氧化碳以外氣體的干擾，在硬件上彌補了傳統(tǒng)傳感器交叉反應(yīng)的不足，大大提高了傳感器檢測CO的濃度值的精確度。 其次，在重現(xiàn)性方面來看，充分利用當(dāng)今信息業(yè)產(chǎn)物----智能化集成電路，采用89C2051單片機和 數(shù)碼管。通過采集和運算顯示出CO的濃度值，對經(jīng)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)信號分析處理后可實時準(zhǔn)確地輸出顯示CO濃度值。本產(chǎn)品不僅具有實地顯示與報警功能，而且具有數(shù)據(jù)遠程傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)接口，能與煤礦現(xiàn)有的安全監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，便于工作人員根據(jù)CO的濃度情況迅速的采取相應(yīng)的措施。 再次，從功耗和安全性的角度上來分析，該報警裝置使用的是低壓直流電源，整機工作電流不大于100mA。這樣既節(jié)能，又避免了由接觸不良引起電火花而產(chǎn)生事故，其安全系數(shù)大為提高。此外，電路中還設(shè)有過壓過流保護，防止因電壓過高而損壞儀器。 最后， DLDX型一氧化碳傳感器克服了傳統(tǒng)半導(dǎo)體傳感器在空氣中阻值漂移大，功耗較高,不適合煤礦井下電器設(shè)備要求等缺點，在靈敏度，重現(xiàn)性，功耗，本質(zhì)安全，適用范圍，響應(yīng)速度等方面都有了新的突破。 另外，傳感器的兼容性使得該項目不僅適用于煤礦，在冶金、化工、煤碳、焦碳、管道煤氣泄漏、煤氣站、環(huán)保等領(lǐng)域以及需要監(jiān)測一氧化碳的場所有著重要應(yīng)用。因此若該項技術(shù)成果能得到政府部門支持并生產(chǎn)，不僅可輔助經(jīng)濟的發(fā)展、解決勞動就業(yè)問題，還可出口世界產(chǎn)煤大國，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟和社會效益。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 作品設(shè)計、發(fā)明的目的： 礦井火災(zāi)是重大煤礦災(zāi)害之一，煤礦井下CO濃度的檢測是煤礦井下安全生產(chǎn)的一個重要步驟，測試的準(zhǔn)確性直接影響煤礦工作人員的人生安全。實時準(zhǔn)確地測出井下CO氣體濃度，對保障煤礦工業(yè)安全生產(chǎn)具有十分重要的意義。 創(chuàng)作思路： 由聲光警報可以引起人們警覺的特性，本產(chǎn)品采用國外進口CO敏感元件，結(jié)合單片機技術(shù)對信號進行分析處理，通過蜂鳴器和LED燈輸出警報信號，進行早期的預(yù)報，保證了工業(yè)安全生產(chǎn)。 創(chuàng)新點： 本產(chǎn)品最大創(chuàng)新點在于采用國外進口三電極電化學(xué)一氧化碳敏感元件，該元件采用定電位電解法，能快捷的對低濃度的一氧化碳做出靈敏的反應(yīng)，大大提高了傳感器的精確度和壽命。 技術(shù)關(guān)鍵： 1．傳感器的技術(shù)關(guān)鍵之一在于它采用了單片機智能化控制技術(shù)。傳感器充分利用智能化集成電路，采用89C2051單片機 ，實時準(zhǔn)確地輸出顯示CO濃度值，實現(xiàn)聲光報警的功能。 2．傳感器的另一個技術(shù)關(guān)鍵在于采用雙斬波穩(wěn)態(tài)高精度運算放大器—7650單級運算放大器。 主要技術(shù)指標(biāo)： 測量范圍（CO）:0～500PPM；基本誤差（CO）：±1 PPM；報警點設(shè)置：24PPM；報警方式：聲 蜂鳴器>80db光：LED發(fā)光二極管 紅色閃光 ；顯示方式：三位紅色數(shù)碼顯示；測定方式：連續(xù) ；信號輸出：200—1000Hz；信號傳輸距離：≥2KM；直流供電電壓：12—18DVC ； 整機工作電流：﹤100mA
科學(xué)性、先進性
- 作品的科學(xué)性先進性： DLDX型CO傳感器最具獨特之處在于采用國外進口三電極電化學(xué)CO傳感頭，靈敏度高、感應(yīng)快。同時，充分利用當(dāng)今信息業(yè)產(chǎn)物--智能化集成電路，采用89C2051單片機，使得當(dāng)CO的濃度超過報警值時，工作極上釋放的電子產(chǎn)生與CO濃度成正比的電流，經(jīng)檢測電路溫度補償和線性放大后可直接進行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，經(jīng)單片機采集和智能化處理，運算后通過三位數(shù)碼管精確的顯示出CO的濃度值,還能將測量數(shù)據(jù)通過通訊電纜傳輸給與之關(guān)聯(lián)的設(shè)備。 技術(shù)性分析說明： 1、傳感元件選擇。本產(chǎn)品采用了靈敏度高的國外進口三電極電化學(xué)CO傳感頭，大大提高了靈敏度和精確度。 2、報警方式。傳感器能實時顯示測量濃度值，實現(xiàn)聲光報警，同時也可以輸出相應(yīng)的模擬信號，進行數(shù)據(jù)遠程傳輸與聯(lián)網(wǎng)。 3、檢測電路數(shù)據(jù)處理、顯示電路設(shè)計。工作極上釋放的電子產(chǎn)生與CO濃度成正比的電流,經(jīng)檢溫度補償和線性放大后直接進行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，信號經(jīng)單片機采集并且運算后通過三位數(shù)碼管顯示CO的濃度值。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 實驗室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)服務(wù)與咨詢
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品、現(xiàn)場演示、圖片
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 使用說明： 1.顯示說明：采用三位發(fā)光數(shù)碼管，顯示CO濃度的百分比值，一只數(shù)碼管顯示正負號。當(dāng)顯示負數(shù)時，表示實際的CO含量為零。 2.定期檢查：傳感器在井下工作的最初幾天要經(jīng)常檢查其零點，輸出值及報警點，如誤差偏大應(yīng)及時調(diào)整，使傳感器達到穩(wěn)定工作。 技術(shù)特點和優(yōu)勢： 1.靈敏度高，感應(yīng)快。內(nèi)部的過濾塵罩可以很好地除去CO以外氣體的干擾，彌補了傳統(tǒng)傳感器交叉反應(yīng)的不足，大大提高了精確度。 2.方便監(jiān)控。充分利用智能化集成電路，能與煤礦現(xiàn)有安全監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，便于及時采取相應(yīng)措施。 3.安全系數(shù)高。電路中設(shè)有過壓保護，防止因電壓過高而損壞儀器。推廣前景和市場分析： 我國是世界產(chǎn)煤大國，每年所需安全設(shè)備可想而知。但目前國內(nèi)只有少量的檢測報警儀能在現(xiàn)場使用，特別是在煤礦井下顯得更加落后。傳感器的兼容性使得該項目不僅適用于煤礦，在冶金、化工、煤碳、環(huán)保等領(lǐng)域以及需要監(jiān)測CO的場所有著重要應(yīng)用。因此,研究新型低功耗、高精度的檢測系統(tǒng)具有很大的應(yīng)用價值。
同類課題研究水平概述
- 一、目前狀況 隨著經(jīng)濟的迅猛發(fā)展，相關(guān)領(lǐng)域也在迅速崛起。傳統(tǒng)的傳感器對于元件的選用一般有以下幾種： （1）半導(dǎo)體氣敏元件:某些重金屬的氧化物燒結(jié)成的多晶體形態(tài)元件，加熱到一定的溫度，CO在其表面的催化氧化速度加快，產(chǎn)生的熱量使多晶電阻發(fā)生變化，由此檢測出CO濃度。由于多種可燃性氣體都能被催化氧化燃燒，并產(chǎn)生熱量，強烈地干擾測定，特異性差。由這種元件做成的報警器甚至能被香煙煙霧觸發(fā)報警，因此在實際使用中受到了很大的限制。 （2）壓電晶體傳感元件:其原理是Hg0與CO作用生成CO2及Hg。這種方法檢出靈敏度極高，但由于反應(yīng)過程是間歇的，連續(xù)檢測受到限制。 （3） 霍加拉特測溫:經(jīng)過特殊處理的霍加拉特能百分百的快速氧化CO成為CO2，反應(yīng)熱與CO濃度成正比。依此原理，將霍加拉特置于恒溫池中，通入待測氣體，記錄溫度變化，以測定CO濃度。 目前，比較能適應(yīng)國民生產(chǎn)生活要求的主要有以下二種檢測方法： （1）定電位電解法:采用定電位電解法原理制作的CO傳感器是使含CO的氣體通過防水膜擴散到含有催化劑的薄膜上在恒定電位的作用下，與電解液在氣、固、液三相界面間進行氧化還原電化學(xué)反應(yīng)，通過檢測其擴散電流，便可得出一氧化碳氣體的濃度。 （2）紅外吸收法: CO能吸收特定波長的紅外線，并遵守Beer-Lambent定律。據(jù)此，將待測氣體與標(biāo)準(zhǔn)氣體比較，從而測出CO的濃度。而且利用濾光器可以消除其他無關(guān)氣體的干擾。 二、國外具有代表性的一氧化碳傳感器： 日本根本 NE-CO-BL一氧化碳傳感器 檢測氣體:一氧化碳 反映速度(T90)＜30秒 測量范圍:0 ~ 1000 ppm 輸出線性 線性 最大探測范圍:1500 ppm 輸出漂移＜5%/年 輸出電流: 55 ±10nA/ppm 壽命:3年 重復(fù)性: ±2% 外殼材料:聚苯醚PPO 零點:（純凈空氣>:＜±5 ppm 顏色:深藍 溫度漂移: ＜10 ppm 重量:(大約)1KG
