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基本信息

項(xiàng)目名稱(chēng)：
DLDX型一氧化碳傳感器的研制
小類(lèi)：
能源化工
簡(jiǎn)介：
DLDX型一氧化碳電化學(xué)傳感器是能連續(xù)檢測(cè)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(yùn)用定電位電解法原理，實(shí)時(shí)測(cè)量并顯示礦井下的一氧化碳濃度，超限自動(dòng)發(fā)出聲光報(bào)警并上傳信號(hào)。在分析了當(dāng)前已投入生產(chǎn)和正處于研究階段的各類(lèi)傳感器優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，選用國(guó)外先進(jìn)的傳感頭，采用單片機(jī)和現(xiàn)代編程技術(shù)，研制出了滿(mǎn)足市場(chǎng)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(xì)介紹：
我國(guó)屬于世界產(chǎn)煤大國(guó)，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(fèi)用可想而知。但目前國(guó)內(nèi)只有少量的檢測(cè)報(bào)警儀能在現(xiàn)場(chǎng)使用,特別是在煤礦井下有害氣體檢測(cè)顯得更加落后。中國(guó)作為一個(gè)正在發(fā)展的國(guó)家,各個(gè)行業(yè)對(duì)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(cè)系統(tǒng)具有很大的應(yīng)用價(jià)值。 DLDX型一氧化碳傳感器最具獨(dú)特之處就是采用國(guó)外進(jìn)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(diǎn)。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(jī)，具有一氧化碳的濃度超限報(bào)警功能，使得當(dāng)一氧化碳的濃度超過(guò)報(bào)警值時(shí)，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(cè)電路溫度補(bǔ)償和線性放大后可直接進(jìn)行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，經(jīng)單片機(jī)采集和智能化處理，運(yùn)算后通過(guò)三位數(shù)碼管精確的顯示出CO的濃度值，而且還能將測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)通訊電纜傳輸給與之關(guān)聯(lián)的設(shè)備。同時(shí)，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(gè)方面。 首先，從靈敏度方面來(lái)看，該報(bào)警裝置內(nèi)部的過(guò)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(bǔ)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(cè)CO的濃度值的精確度。 其次，在重現(xiàn)性方面來(lái)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(jī)和 數(shù)碼管。通過(guò)采集和運(yùn)算顯示出CO的濃度值，對(duì)經(jīng)轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)信號(hào)分析處理后可實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地輸出顯示CO濃度值。本產(chǎn)品不僅具有實(shí)地顯示與報(bào)警功能，而且具有數(shù)據(jù)遠(yuǎn)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(lái)分析，該報(bào)警裝置使用的是低壓直流電源，整機(jī)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(guò)壓過(guò)流保護(hù)，防止因電壓過(guò)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(diǎn)，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(xiàng)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(cè)一氧化碳的場(chǎng)所有著重要應(yīng)用。因此若該項(xiàng)技術(shù)成果能得到政府部門(mén)支持并生產(chǎn)，不僅可輔助經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、解決勞動(dòng)就業(yè)問(wèn)題，還可出口世界產(chǎn)煤大國(guó)，產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

作品圖片

  • DLDX型一氧化碳傳感器的研制
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作品專(zhuān)業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

作品設(shè)計(jì)、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(cè)是煤礦井下安全生產(chǎn)的一個(gè)重要步驟，測(cè)試的準(zhǔn)確性直接影響煤礦工作人員的人生安全。實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地測(cè)出井下CO氣體濃度，對(duì)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(bào)可以引起人們警覺(jué)的特性，本產(chǎn)品采用國(guó)外進(jìn)口CO敏感元件，結(jié)合單片機(jī)技術(shù)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，通過(guò)蜂鳴器和LED燈輸出警報(bào)信號(hào)，進(jìn)行早期的預(yù)報(bào)，保證了工業(yè)安全生產(chǎn)。 創(chuàng)新點(diǎn)： 本產(chǎn)品最大創(chuàng)新點(diǎn)在于采用國(guó)外進(jìn)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(duì)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(jī)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(jī) ，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地輸出顯示CO濃度值，實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警的功能。 2．傳感器的另一個(gè)技術(shù)關(guān)鍵在于采用雙斬波穩(wěn)態(tài)高精度運(yùn)算放大器—7650單級(jí)運(yùn)算放大器。 主要技術(shù)指標(biāo)： 測(cè)量范圍（CO）:0～500PPM；基本誤差（CO）：±1 PPM；報(bào)警點(diǎn)設(shè)置：24PPM；報(bào)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(cè)定方式：連續(xù) ；信號(hào)輸出：200—1000Hz；信號(hào)傳輸距離：≥2KM；直流供電電壓：12—18DVC ； 整機(jī)工作電流：﹤100mA

科學(xué)性、先進(jìn)性

作品的科學(xué)性先進(jìn)性： DLDX型CO傳感器最具獨(dú)特之處在于采用國(guó)外進(jìn)口三電極電化學(xué)CO傳感頭，靈敏度高、感應(yīng)快。同時(shí)，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(jī)，使得當(dāng)CO的濃度超過(guò)報(bào)警值時(shí)，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(cè)電路溫度補(bǔ)償和線性放大后可直接進(jìn)行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，經(jīng)單片機(jī)采集和智能化處理，運(yùn)算后通過(guò)三位數(shù)碼管精確的顯示出CO的濃度值,還能將測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)通訊電纜傳輸給與之關(guān)聯(lián)的設(shè)備。 技術(shù)性分析說(shuō)明： 1、傳感元件選擇。本產(chǎn)品采用了靈敏度高的國(guó)外進(jìn)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(bào)警方式。傳感器能實(shí)時(shí)顯示測(cè)量濃度值，實(shí)現(xiàn)聲光報(bào)警，同時(shí)也可以輸出相應(yīng)的模擬信號(hào)，進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸與聯(lián)網(wǎng)。 3、檢測(cè)電路數(shù)據(jù)處理、顯示電路設(shè)計(jì)。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(bǔ)償和線性放大后直接進(jìn)行模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換，信號(hào)經(jīng)單片機(jī)采集并且運(yùn)算后通過(guò)三位數(shù)碼管顯示CO的濃度值。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

無(wú)

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

技術(shù)服務(wù)與咨詢(xún)

作品可展示的形式

實(shí)物、產(chǎn)品、現(xiàn)場(chǎng)演示、圖片

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

使用說(shuō)明： 1.顯示說(shuō)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(fù)號(hào)。當(dāng)顯示負(fù)數(shù)時(shí)，表示實(shí)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(diǎn)，輸出值及報(bào)警點(diǎn)，如誤差偏大應(yīng)及時(shí)調(diào)整，使傳感器達(dá)到穩(wěn)定工作。 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)： 1.靈敏度高，感應(yīng)快。內(nèi)部的過(guò)濾塵罩可以很好地除去CO以外氣體的干擾，彌補(bǔ)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(shí)采取相應(yīng)措施。 3.安全系數(shù)高。電路中設(shè)有過(guò)壓保護(hù)，防止因電壓過(guò)高而損壞儀器。推廣前景和市場(chǎng)分析： 我國(guó)是世界產(chǎn)煤大國(guó)，每年所需安全設(shè)備可想而知。但目前國(guó)內(nèi)只有少量的檢測(cè)報(bào)警儀能在現(xiàn)場(chǎng)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(xiàng)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(cè)CO的場(chǎng)所有著重要應(yīng)用。因此,研究新型低功耗、高精度的檢測(cè)系統(tǒng)具有很大的應(yīng)用價(jià)值。

同類(lèi)課題研究水平概述

一、目前狀況 隨著經(jīng)濟(jì)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(duì)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(cè)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(qiáng)烈地干擾測(cè)定，特異性差。由這種元件做成的報(bào)警器甚至能被香煙煙霧觸發(fā)報(bào)警，因此在實(shí)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(guò)程是間歇的，連續(xù)檢測(cè)受到限制。 （3） 霍加拉特測(cè)溫:經(jīng)過(guò)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(cè)氣體，記錄溫度變化，以測(cè)定CO濃度。 目前，比較能適應(yīng)國(guó)民生產(chǎn)生活要求的主要有以下二種檢測(cè)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(guò)防水膜擴(kuò)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(jìn)行氧化還原電化學(xué)反應(yīng)，通過(guò)檢測(cè)其擴(kuò)散電流，便可得出一氧化碳?xì)怏w的濃度。 （2）紅外吸收法: CO能吸收特定波長(zhǎng)的紅外線，并遵守Beer-Lambent定律。據(jù)此，將待測(cè)氣體與標(biāo)準(zhǔn)氣體比較，從而測(cè)出CO的濃度。而且利用濾光器可以消除其他無(wú)關(guān)氣體的干擾。 二、國(guó)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(cè)氣體:一氧化碳 反映速度(T90)＜30秒 測(cè)量范圍:0 ~ 1000 ppm 輸出線性 線性 最大探測(cè)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(diǎn):（純凈空氣>:＜±5 ppm 顏色:深藍(lán) 溫度漂移: ＜10 ppm 重量:(大約)1KG
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