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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 光數(shù)一體雙模式智能甲烷檢測儀
- 小類：
- 機(jī)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(jīng)分光棱鏡分光轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號實(shí)現(xiàn)光數(shù)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?，?shù)字和光譜同時顯示濃度值，保存歷史數(shù)據(jù)供查詢與上位機(jī)下載，可設(shè)定報警值實(shí)現(xiàn)聲光報警，高度智能化，以適應(yīng)煤礦安全生產(chǎn)的需要，為我國煤礦安全生產(chǎn)提供保障。
- 詳細(xì)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(chǎn)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(xué)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(xué)甲烷檢測儀。但也存在自動化程度低、讀數(shù)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(jīng)分光棱鏡分光轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號實(shí)現(xiàn)光數(shù)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?，?shù)字和光譜同時顯示濃度值，保存歷史數(shù)據(jù)供查詢與上位機(jī)下載，可設(shè)定報警值實(shí)現(xiàn)聲光報警，智能化，適應(yīng)煤礦安全生產(chǎn)的需要，為我國煤礦安全生產(chǎn)提供保障。
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(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 傳統(tǒng)目測式光干涉甲烷檢測儀采用人工讀數(shù)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(shù)據(jù)和超限報警等自身弱點(diǎn)。鑒于光干涉法測量的優(yōu)缺點(diǎn)，本發(fā)明作品保留目測式光干涉甲烷檢測器的機(jī)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(dá)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(qū)動電路和高速單片機(jī)控制電路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和實(shí)時記錄及儀器的智能化。并開發(fā)配套的基于煤礦標(biāo)準(zhǔn)接口的上位機(jī)軟件管理分析采集的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)光學(xué)數(shù)字雙模式一體、超限報警、具有數(shù)據(jù)存儲與管理的智能型瓦斯監(jiān)測。 特點(diǎn)與創(chuàng)新： ①目鏡測量和數(shù)字顯示互補(bǔ)。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(jī)智能控制的實(shí)現(xiàn)。⑥上位機(jī)管理分析軟件的開發(fā)。 技術(shù)關(guān)鍵： ①優(yōu)化光路設(shè)計。②軟件開發(fā)。③CCD驅(qū)動電路設(shè)計。④礦用本安設(shè)計。 主要技術(shù)指標(biāo)： ①測量原理：光干涉測量原理，光電轉(zhuǎn)換測量原理，分光測量（半透半反）原理。②測量方式：光數(shù)一體雙模式互補(bǔ)測量方法。③測量范圍：0～10.00%CH4。④報警點(diǎn)設(shè)置：0.5%CH4、1.0%CH4、1.5%CH4、2.0%CH4（報警點(diǎn)0.00%～4.00%CH4任意設(shè)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(xué)性、先進(jìn)性
- 近年，隨著計算機(jī)技術(shù)、光電轉(zhuǎn)換技術(shù)、單片機(jī)智能控制技術(shù)的進(jìn)步，基于高精度光電傳感器件CCD的單片機(jī)測控、測量技術(shù)已廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)和科研工作中。 CCD器件轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)少，體積小、重量輕、壽命長、響應(yīng)速度快、可靠性高，功耗低，它具有固定的像元結(jié)構(gòu)，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(xiàn)有甲烷檢測儀在測量技術(shù)方面的不足，結(jié)合光、電和單片機(jī)智能控制技術(shù)，開發(fā)了多功能、高集成、便于攜帶、特別適用于現(xiàn)場測試的便攜式光電一體雙模式智能甲烷檢測儀，其科學(xué)性和先進(jìn)性主要表現(xiàn)在以下幾個方面： ①既是光學(xué)，又是數(shù)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(zhuǎn)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(jié)果
- （1）“線陣CCD驅(qū)動電路的可編程設(shè)計與實(shí)現(xiàn)”發(fā)表于期刊《科學(xué)技術(shù)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(shù)評審 （3）獲專利受理書（光數(shù)一體雙模式智能甲烷檢測儀）
作品所處階段
- 已制作出產(chǎn)品樣機(jī)，并已全面調(diào)試通過
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 可通過合資、合股等方式進(jìn)行技術(shù)轉(zhuǎn)讓與合作
作品可展示的形式
- 實(shí)物、產(chǎn)品 圖紙 現(xiàn)場演示 圖片 樣品
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)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(jì)效益預(yù)測
- 光數(shù)一體雙模式智能甲烷檢測儀結(jié)合傳統(tǒng)光干涉甲烷測定器，應(yīng)用分光技術(shù)，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(zhuǎn)換為電信號，用單片機(jī)技術(shù)對電信號進(jìn)行處理，由液晶模塊直接顯示出來，讀數(shù)直觀，測量速度快，測數(shù)準(zhǔn)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(jìn)行補(bǔ)償，可對當(dāng)?shù)丨h(huán)境大氣壓值進(jìn)行設(shè)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(jī)械式光干涉甲烷測定器更高?？蓹z測現(xiàn)場工作人員的工作情況，可將測試數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，存儲的數(shù)據(jù)可供查詢，并能通過上位機(jī)進(jìn)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(yīng)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(shù)一體雙模式智能甲烷檢測儀”產(chǎn)業(yè)化后推廣后，將有較大的市場前景和經(jīng)濟(jì)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(dǎo)型甲烷檢測儀 （3）光學(xué)甲烷檢測儀 （4）氣敏半導(dǎo)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(yīng)用較普遍的攜式甲烷檢測儀，對這兩種甲烷檢測儀進(jìn)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(diào)校周期短、易中毒、使用壽命短等無法克服缺點(diǎn);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(zhǔn)確，成為我國煤礦應(yīng)用最普遍的便攜式甲烷檢測儀器。
