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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 礦用負(fù)壓探測(cè)器
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 礦用負(fù)壓傳感器的原理主要是基于壓電效應(yīng)原理，將環(huán)境中的負(fù)壓大小轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，得到的電信號(hào)經(jīng)放大、檢波后送入單片機(jī)；經(jīng)過(guò)軟件的線性化處理等得到準(zhǔn)確的負(fù)壓值，給數(shù)碼管顯示；同時(shí)輸出頻率信號(hào)送入工作站，經(jīng)電纜和通訊接口裝置傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控主機(jī)，實(shí)現(xiàn)負(fù)壓值的連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。該探測(cè)器具有可靠性高、功能強(qiáng)，應(yīng)用前景廣闊。
- 詳細(xì)介紹：
- 礦用負(fù)壓探測(cè)器是實(shí)現(xiàn)礦井通風(fēng)監(jiān)控的重要設(shè)備。用于井下監(jiān)測(cè)通風(fēng)壓力等參數(shù)及其變化規(guī)律，以保證礦井正常通風(fēng)和配風(fēng)，保證井下作業(yè)的安全。 礦用負(fù)壓傳感器的原理主要是基于壓電效應(yīng)原理，將環(huán)境中的負(fù)壓大小轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，得到的電信號(hào)經(jīng)放大、檢波后送入單片機(jī)；經(jīng)過(guò)軟件的線性化處理等得到準(zhǔn)確的負(fù)壓值，給數(shù)碼管顯示；同時(shí)輸出頻率信號(hào)送入工作站，經(jīng)電纜和通訊接口裝置傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控主機(jī)，實(shí)現(xiàn)負(fù)壓值的連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。該探測(cè)器具有可靠性高、功能強(qiáng)，應(yīng)用前景廣闊。
作品專業(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)
- 設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路： 本設(shè)計(jì)的主要目的是通過(guò)對(duì)礦井通風(fēng)的監(jiān)控，以保證礦井正常通風(fēng)和配風(fēng)，保證井下作業(yè)的安全。 本設(shè)計(jì)的基本思路是基于壓電效應(yīng)原理，將環(huán)境中的負(fù)壓大小轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，得到的電信號(hào)經(jīng)放大、檢波后送入單片機(jī)；經(jīng)過(guò)軟件的線性化處理等得到準(zhǔn)確的負(fù)壓值，給數(shù)碼管顯示；同時(shí)輸出頻率信號(hào)送入工作站，經(jīng)電纜和通訊接口裝置傳輸?shù)降孛姹O(jiān)控主機(jī)，實(shí)現(xiàn)負(fù)壓值的連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。 本系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)核心部分組成： 1)信號(hào)調(diào)理電路部分： 2)數(shù)碼管顯示電路部分： 3)信號(hào)輸出電路： 4)紅外遙控電路： 5)報(bào)警部分： 本設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)： 在于零點(diǎn)的自動(dòng)校準(zhǔn)和靈敏度自動(dòng)校準(zhǔn)的應(yīng)用，根據(jù)信號(hào)噪聲的規(guī)律性變化通過(guò)軟件的編程來(lái)校正。 零點(diǎn)漂移定義為在正常大氣壓條件下信號(hào)的輸出隨時(shí)間緩慢的變化。當(dāng)零點(diǎn)漂移與正常信號(hào)發(fā)生疊加時(shí)，這個(gè)疊加很大程度上會(huì)影響測(cè)量精度。因此，減小零點(diǎn)漂移對(duì)增大檢測(cè)的可靠性有非常重要的意義。外部環(huán)境是環(huán)境溫度的影響，是產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的主要因素。在正常大氣條件下，傳感器的輸出信號(hào)應(yīng)為零，如果此時(shí)發(fā)生零點(diǎn)漂移，完全可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行簡(jiǎn)單的處理，即輸出信號(hào)減去零點(diǎn)漂移值即可。 主要技術(shù)指標(biāo)： 本設(shè)計(jì)的主要技術(shù)指標(biāo)是零點(diǎn)自動(dòng)校準(zhǔn)的應(yīng)用和靈敏度自動(dòng)校準(zhǔn)的應(yīng)用，通過(guò)應(yīng)用硬件設(shè)計(jì)及軟件的編程來(lái)實(shí)現(xiàn)它的最終穩(wěn)定的目的。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 最終實(shí)現(xiàn)的功能主要包括以下兩個(gè)方面： 1)實(shí)現(xiàn)了礦用負(fù)壓探測(cè)器的實(shí)時(shí)有效檢測(cè)，并對(duì)測(cè)量結(jié)果實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)輸出； 2)對(duì)煤礦井下各種坑道，風(fēng)口，扇風(fēng)機(jī)井口等處的負(fù)壓值進(jìn)行連續(xù)實(shí)時(shí)檢測(cè)； 3)實(shí)現(xiàn)了探測(cè)器數(shù)據(jù)采集控制； 4）軟件實(shí)現(xiàn)非線性補(bǔ)償； 5）控制輸出200Hz～1000Hz頻率信號(hào)； 6）完成系統(tǒng)的集成控制。 本設(shè)計(jì)能夠使測(cè)量系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，具有傳輸精度高，抗干擾能力強(qiáng)，隔離性好的優(yōu)點(diǎn)。此外，探測(cè)器與分站之間沒(méi)有電和磁的聯(lián)系，各自的本安電器系統(tǒng)完全隔離，特別適合于煤礦使用。對(duì)于系統(tǒng)硬件設(shè)備的溫度監(jiān)控能夠使測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)行更加安全，以免突發(fā)過(guò)熱對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的破壞和停電所帶來(lái)的更嚴(yán)重的損失。 本設(shè)計(jì)不僅在很大程度上提高測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量精度，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)擴(kuò)展，進(jìn)行了系統(tǒng)的配置，論述了系統(tǒng)在抗干擾設(shè)計(jì)方面所遵循的原則和采取的相應(yīng)措施，通過(guò)軟硬件相結(jié)合的方式，有效增強(qiáng)了系統(tǒng)的抗干擾能力，使其更好的服務(wù)于煤礦安全生產(chǎn)
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無(wú)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)成功聯(lián)系生產(chǎn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無(wú)
作品可展示的形式
- 實(shí)物，產(chǎn)品，現(xiàn)場(chǎng)演示，圖片，樣品
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)
- 技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì): 本設(shè)計(jì)的主要技術(shù)特點(diǎn)是通過(guò)對(duì)煤礦井下各種坑道，風(fēng)口，扇風(fēng)機(jī)井口等處的負(fù)壓值進(jìn)行連續(xù)實(shí)時(shí)檢測(cè)，通過(guò)紅外線遙控來(lái)控制系統(tǒng)的補(bǔ)償系數(shù)由軟件實(shí)現(xiàn)非線性補(bǔ)償，輸出200Hz～1000Hz頻率信號(hào)，完成系統(tǒng)的集成控制。 模擬量使用頻率信號(hào)傳輸具有許多優(yōu)勢(shì)： （1）傳輸精度高 （2）抗干擾能力強(qiáng) （3）隔離性好 使用范圍及應(yīng)用前景： 可以廣泛的應(yīng)用于各種檢測(cè)負(fù)壓的場(chǎng)合，尤其是礦井的通風(fēng)參數(shù)的檢測(cè)上。其經(jīng)濟(jì)效益也非?？捎^。所以礦用負(fù)壓探測(cè)器的市場(chǎng)前景十分廣闊。 市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)： 由于本設(shè)計(jì)在應(yīng)用上具有普遍性，實(shí)物的便攜性，所以可以應(yīng)用到各個(gè)煤礦中，不受具體條件的限制，目標(biāo)市場(chǎng)十分廣闊，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益十分顯著。
同類課題研究水平概述
- 礦用負(fù)壓探測(cè)器是實(shí)現(xiàn)礦井通風(fēng)監(jiān)控的重要設(shè)備。它是在礦井下巷道中進(jìn)行連續(xù)負(fù)壓檢測(cè)的安全型儀器，主要用于風(fēng)壓變化監(jiān)測(cè)，在煤礦的井下測(cè)量風(fēng)門內(nèi)外、密閉內(nèi)外和風(fēng)筒內(nèi)外壓力差、以及礦井主扇通風(fēng)壓力等通風(fēng)參數(shù)及其變化規(guī)律，以保證礦井正常通風(fēng)和配風(fēng)，保證井下作業(yè)的安全。 煤礦井下生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜，環(huán)境條件差，自然災(zāi)害多，經(jīng)常存在發(fā)生安全事故的隱患，煤礦的安全生產(chǎn)形勢(shì)嚴(yán)峻。煤礦的事故大多是由于井下有毒氣體的擴(kuò)散、瓦斯爆炸等造成的，所以有效的降低井下的有害氣體濃度對(duì)于預(yù)防事故的發(fā)生和保證安全生產(chǎn)有著十分重要的意義?，F(xiàn)有的技術(shù)手段主要是通過(guò)有效的通風(fēng)來(lái)降低瓦斯?jié)舛?，保證安全生產(chǎn)。要確保合理通風(fēng)，就要準(zhǔn)確地確定各項(xiàng)通風(fēng)參數(shù)及其變化規(guī)律，這時(shí)就需要一個(gè)有效的設(shè)備來(lái)達(dá)到上述的要求，即礦用負(fù)壓探測(cè)器[1]。 傳統(tǒng)的早期負(fù)壓探測(cè)器普遍存在精度低、可靠性弱的現(xiàn)象，且在使用過(guò)程中 ，傳感器的溫度穩(wěn)定性差，易受環(huán)境影響、極易損壞。目前國(guó)內(nèi)研制的礦用負(fù)壓探測(cè)器通過(guò)國(guó)家認(rèn)證的不多。原因在于煤礦對(duì)于探測(cè)器的準(zhǔn)確性要求極高，對(duì)于使用產(chǎn)品的安全性也要求較高，目前國(guó)內(nèi)能過(guò)研制和生產(chǎn)的負(fù)壓探測(cè)器的廠家也是寥寥無(wú)幾，所以負(fù)壓探測(cè)器的開(kāi)發(fā)具有巨大的市場(chǎng)潛力。煤礦井下特殊、復(fù)雜的工作環(huán)境，以及新頒布的“煤礦安全規(guī)程（2005）”標(biāo)準(zhǔn)，都迫切要求采用新技術(shù)、新工藝，研究設(shè)計(jì)出符合新標(biāo)準(zhǔn)的礦用負(fù)壓探測(cè)器[2]。而我們?cè)O(shè)計(jì)的礦井負(fù)壓探測(cè)器，完全實(shí)現(xiàn)了這種要求。能夠連續(xù)、準(zhǔn)確、長(zhǎng)期穩(wěn)定的對(duì)礦井下的通風(fēng)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，且安全、準(zhǔn)確，完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
