基本信息
- 項目名稱：
- 光數一體雙模式智能甲烷檢測儀
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本發(fā)明作品研發(fā)了一種仍依靠光干涉原理，將一部分干涉光經分光棱鏡分光轉化成數字信號實現光數一體雙模式智能瓦斯檢測，該新型瓦斯檢測儀可隨時檢測作業(yè)場所的瓦斯?jié)舛?，數字和光譜同時顯示濃度值，保存歷史數據供查詢與上位機下載，可設定報警值實現聲光報警，高度智能化，以適應煤礦安全生產的需要，為我國煤礦安全生產提供保障。
- 詳細介紹：
- 甲烷是煤礦井下主要的有害氣體，直接威脅礦井安全生產和礦工生命安全。甲烷檢測主要是檢測甲烷在空氣中的體積濃度，以掌握井下瓦斯?jié)舛惹闆r，防止瓦斯事故的發(fā)生。 目前煤礦瓦斯檢查員主要采用目測式光干涉甲烷檢測器，而《煤礦安全規(guī)程》第一百四十九條明文規(guī)定，瓦斯檢查工必須攜帶便攜式光學甲烷檢測儀，安全監(jiān)測工必須攜帶便攜式甲烷檢測報警儀或便攜式光學甲烷檢測儀。但也存在自動化程度低、讀數不直觀。 本發(fā)明作品研發(fā)了一種仍依靠光干涉原理，將一部分干涉光經分光棱鏡分光轉化成數字信號實現光數一體雙模式智能瓦斯檢測，該新型瓦斯檢測儀可隨時檢測作業(yè)場所的瓦斯?jié)舛?，數字和光譜同時顯示濃度值，保存歷史數據供查詢與上位機下載，可設定報警值實現聲光報警，智能化，適應煤礦安全生產的需要，為我國煤礦安全生產提供保障。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 傳統(tǒng)目測式光干涉甲烷檢測儀采用人工讀數的方法，自動化程度低、人為誤差較大、不能對瓦斯檢查員的管理、不能存儲數據和超限報警等自身弱點。鑒于光干涉法測量的優(yōu)缺點，本發(fā)明作品保留目測式光干涉甲烷檢測器的機械系統(tǒng)，通過采用高精度分光棱鏡，干涉條紋一部分透過棱鏡到達目測系統(tǒng)，另一部分由分光面發(fā)生折射，光路改變90度角照射在光電傳感器件CCD表面。由CPLD驅動電路和高速單片機控制電路實現數據采集和實時記錄及儀器的智能化。并開發(fā)配套的基于煤礦標準接口的上位機軟件管理分析采集的數據，實現光學數字雙模式一體、超限報警、具有數據存儲與管理的智能型瓦斯監(jiān)測。 特點與創(chuàng)新： ①目鏡測量和數字顯示互補。②采用光電檢測。③溫度傳感器的使用和鍵盤輸入功能。④光源采用白色LED(高亮)發(fā)光二極管。⑤單片機智能控制的實現。⑥上位機管理分析軟件的開發(fā)。 技術關鍵： ①優(yōu)化光路設計。②軟件開發(fā)。③CCD驅動電路設計。④礦用本安設計。 主要技術指標： ①測量原理：光干涉測量原理，光電轉換測量原理，分光測量（半透半反）原理。②測量方式：光數一體雙模式互補測量方法。③測量范圍：0～10.00%CH4。④報警點設置：0.5%CH4、1.0%CH4、1.5%CH4、2.0%CH4（報警點0.00%～4.00%CH4任意設置）。⑤顯示與聲光報警：帶背光液晶顯示，聲光智能報警（聲級80dB）⑥分辨率（精度）：0.01%CH4⑦電源：9V儀器通用電池/3V（5號電池 2節(jié)）
科學性、先進性
- 近年，隨著計算機技術、光電轉換技術、單片機智能控制技術的進步，基于高精度光電傳感器件CCD的單片機測控、測量技術已廣泛應用于生產和科研工作中。 CCD器件轉換環(huán)節(jié)少，體積小、重量輕、壽命長、響應速度快、可靠性高，功耗低，它具有固定的像元結構，幾何位置精度高（優(yōu)于7μm），通過對傳統(tǒng)光干涉甲烷檢測器使用情況分析和探討，并針對現有甲烷檢測儀在測量技術方面的不足，結合光、電和單片機智能控制技術，開發(fā)了多功能、高集成、便于攜帶、特別適用于現場測試的便攜式光電一體雙模式智能甲烷檢測儀，其科學性和先進性主要表現在以下幾個方面： ①既是光學，又是數字的智能化甲烷檢測儀，符合《煤礦安全規(guī)程》的要求。②高精度、高集成。使用具有2160像元高精度光電轉換器件CCD，像元尺寸14μm×14μm，中心距14μm，能檢測光干涉條紋微位移變化量。③使用方便，操作靈活。④便于瓦斯?jié)舛葴y量的管理，有記憶、儲存和超限報警功能。⑤該成果已申請專利，申請?zhí)枺?00920064244.0
獲獎情況及鑒定結果
- （1）“線陣CCD驅動電路的可編程設計與實現”發(fā)表于期刊《科學技術與工程》2008年第8卷第22期，CSCD （2）2008.12通過湖南煤礦安全裝備有限公司組織的技術評審 （3）獲專利受理書（光數一體雙模式智能甲烷檢測儀）
作品所處階段
- 已制作出產品樣機，并已全面調試通過
技術轉讓方式
- 可通過合資、合股等方式進行技術轉讓與合作
作品可展示的形式
- 實物、產品 圖紙 現場演示 圖片 樣品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 光數一體雙模式智能甲烷檢測儀結合傳統(tǒng)光干涉甲烷測定器，應用分光技術，在不改變原有目測光路的前提下，采用CCD光電傳感器，將干涉條紋的變化量轉換為電信號，用單片機技術對電信號進行處理，由液晶模塊直接顯示出來，讀數直觀，測量速度快，測數準確可靠，避免了人為的視覺和操作誤差，使用方便。還采用集成溫度傳感器對環(huán)境溫度的影響進行補償，可對當地環(huán)境大氣壓值進行設置，以減少儀器在不同地區(qū)、不同環(huán)境下工作所造成的測量誤差，測試精度比機械式光干涉甲烷測定器更高?？蓹z測現場工作人員的工作情況，可將測試數據進行存儲，存儲的數據可供查詢，并能通過上位機進行顯示并打印出報表。 本儀器適用于瓦斯煤礦井下甲烷和二氧化碳濃度的檢測。測量原理也可廣泛應用到其他氣體濃度測量中。 目前我國有1.7萬多個煤礦，普遍使用傳統(tǒng)光干涉甲烷測定器檢測礦井瓦斯，急需裝備新的甲烷檢測儀器。本成果“光數一體雙模式智能甲烷檢測儀”產業(yè)化后推廣后，將有較大的市場前景和經濟效益。
同類課題研究水平概述
- 各類甲烷檢測儀： （1）熱催化型甲烷檢測報警儀 （2）熱導型甲烷檢測儀 （3）光學甲烷檢測儀 （4）氣敏半導體式甲烷檢測儀 （5）紅外吸收原理的甲烷檢測儀 熱催化型甲烷檢測儀是除光干涉甲烷檢測儀外在礦山井下應用較普遍的攜式甲烷檢測儀，對這兩種甲烷檢測儀進行比較得出： 光干涉甲烷檢測儀的測量范圍寬，允許誤差范圍小。 熱催化型甲烷檢測儀存在調校周期短、易中毒、使用壽命短等無法克服缺點;而光干涉甲烷檢測儀由于其性能穩(wěn)定、使用壽命長、測量準確，成為我國煤礦應用最普遍的便攜式甲烷檢測儀器。
