【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及检测煤矿气体的红外气体传感器的，具体而言，涉及一种检测煤矿气体的红外气体传感器及其使用方法。
技术介绍
1、矿井内空气中的有害气体是由煤体及围岩中涌出或在生产过程中产生的。这些气体中，二氧化硫具有强烈腐蚀性，瓦斯具有强烈爆炸性。对煤矿井下而言，最大的危害气体就是瓦斯(主要成分甲烷)气体。
2、分析煤矿泄漏主要气体(甲烷和二氧化硫)的红外吸收谱，可以发现二氧化硫最佳检测吸收谱位于7.17-7.58μm，最高峰值0.5；甲烷最佳检测吸收谱位于3.13-3.57μm，最高峰值2.2，同时在6.67-8μm有一个小吸收谱，最高峰值1.0；另外矿井内比较潮湿，含有大量水蒸气，水蒸气同时在5-7.69μm、2.5-2.78μm有吸收谱，最高峰值分别为2.6和2.5。以上数据可以发现甲烷在6.67-8μm的吸收谱(峰值1.0)会影响二氧化硫位于吸收谱7.17-7.58μm(峰值0.5)的检测。水蒸气具有较强的吸收性。如果目标气体中有湿气(湿度高)，则在这些范围内，检测气体会受到较强的干扰影响，即使传感器做了干燥处理，可能也有一部分水蒸气进入到传感器内，水蒸气在5-7.69μm的吸收谱(峰值2.6)会影响二氧化硫位于吸收谱7.17-7.58μm(峰值0.5)的检测。(以上峰值做了归一化处理)。
3、现有技术大部分采用单气体检测或者是吸收谱没有交叠的双气体检测，无法排除有吸收谱相叠加的气体的干扰，造成误判的情况，还有一些商用的复合型气体检测仪装置是由多个采用不同原理的传感器组合而成，存在体积大、造价高等问题。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的是大部分采用单气体检测或者是吸收谱，没有交叠的双气体检测，无法排除有吸收谱相叠加的气体的干扰，造成误判的情况，还有一些商用的复合型气体检测仪装置是由多个采用不同原理的传感器组合而成，体积大，造价高的问题。
2、为解决上述问题，本专利技术提供一种检测煤矿气体的红外气体传感器，包括：
3、安装组件；所述安装组件内设置有电源组件和微处理器，所述电源组件和所述微处理器电连接；所述安装组件的上端安装有用于发光的光源和用于检测的探测器；且所述光源和所述探测器均与所述微处理器电连接；所述探测器上开设有四个通道，四个所述通道内分别设置有测量水蒸气吸收光谱滤光片、测量甲烷吸收光谱滤光片、测量二氧化硫吸收光谱滤光片和参比吸收光谱滤光片；
4、外壳；所述外壳的下端开设有与四个所述通道连通并用于通气的安装腔，所述外壳的下端连接于所述安装组件的上端，所述外壳的上端开设有与所述安装腔相连通的安装孔，所述安装孔内设置有用于滤网。
5、本方案中，通过设置测量水蒸气吸收光谱滤光片、测量甲烷吸收光谱滤光片、测量二氧化硫吸收光谱滤光片和参比吸收光谱滤光片可以同时完成三种气体的检测，排除了水蒸气较强吸收性和气体吸收谱有交叠的问题，且因为设置参比吸收光谱滤光片和安装参比吸收光谱滤光片的参比通道作为参考光路，更适合在煤矿等具有多种气体的环境中工作，使得测量的准确性更高；且将其放置于外壳中，体积更小，造价更便宜。
6、作为优选，所述安装腔内设置有内壳，所述内壳的下端开设有连接腔，所述安装组件的上端设置有若干呈圆周阵列设置的凸台，所述内壳连接于所述凸台上；所述光源及所述探测器设于若干所述凸台的内侧；每相邻的两个所述凸台之间设置有间隙形成进出气口，所述安装腔的内侧壁与所述内壳的外侧壁之间形成有第一气室，所述第一气室通过多个所述进出气口与所述连接腔相连通，待测气体通过所述滤网进入所述第一气室内。
7、本方案中，通过设置内壳可以固定光源发射光线到探测器的光程，可以使得测量精度更高；待测气体从滤网进入到第一气室后，再通过进出气口进入到连接腔内等待下一步操作。
8、作为进一步的优选，所述探测器上还设置有用于监控和补偿温度的热敏电阻。
9、本方案中，通过设置热敏电阻作温度监测，进行温度补偿。
10、作为进一步的优选，所述安装组件包括气室底板和电路室板，所述气室底板的下端与所述电路室板的上端连接，所述外壳的下端连接于所述气室底板的上端；所述光源及所述探测器均设于所述气室底板上，所述电路室板的上端开设有容置腔，所述微处理器和所述电源组件设于所述容置腔内；所述光源和所述探测器的下端均设置有引脚，所述容置腔内还设置有用于所述光源的引脚插设的第一引脚插槽和用于探测器的引脚插设的第二引脚插槽，所述第一引脚插槽和所述第二引脚插槽均与所述电源组件电连接，以使插设于所述第一引脚插槽和所述第二引脚插槽内的所述光源和所述探测器通电。
11、本方案中，气室底板用于安装光源和探测器，电路室板用于安装电器元件；第一引脚插槽用于插设光源给光源提供电力，第二引脚插槽用于插设探测器给探测器提供电力；光源需要一个调制信号，光源的引脚插入第一引脚插槽还可用于交变输出；探测器的引脚插入第二引脚插槽还可以进行电压信号的传输。
12、作为进一步的优选，所述容置腔内还设置有信号调理器，所述信号调理器与所述探测器电信号连接。
13、本方案中，信号调理器用于放大滤波。
14、作为进一步的优选，所述容置腔内还设置有转换电路器，所述转换电路器分别与所述信号调理器和所述微处理器电连接。
15、本方案中，转换电路器用于将模拟信号转化为数字信号。
16、作为进一步的优选，所述测量水蒸气吸收光谱滤光片的中心波长为2.6μm±80nm；所述测量甲烷吸收光谱滤光片中心波长为3.3μm±80nm；所述测量二氧化硫吸收光谱滤光片的中心波长为7.3μm±80nm；所述参比吸收光谱滤光片的中心波长为3.0μm±80nm。
17、一种检测煤矿气体的红外气体传感器使用方法，包括权利要求7所述的检测煤矿气体的红外气体传感器，还包括以下步骤：
18、s1、微处理器驱动光源输出交变信号光；
19、s2、待测气体通过滤网进入到第一气室再通过进出气口进入到连接腔内；
20、s3、特征谱相吻合的气体红外能量被待测气体吸收；
21、s4、红外光线穿过被测气体，衰减的光强分别进入四个通道内；
22、s5、四个通道内设置的测量水蒸气吸收光谱滤光片、测量甲烷吸收光谱滤光片、测量二氧化硫吸收光谱滤光片和参比吸收光谱滤光片对应的对衰减的光强进行滤波处理；
23、s6、探测器输出四个通道的电压；电压信号进入信号调理器进行放大滤波处理；后把经信号调理器放大滤波的模拟信号通过转换电路器转化为数字信号；
24、s7、转化后的数字信号进入微处理器进行计算处理；
25、s8、热敏电阻测出温度，反馈给微处理器，微处理器通过温度补偿算法进行修正；
26、s9、同时利用设置参比吸收光谱滤光片的通道将未被气体吸收的光强值反馈给微处理器，其余三个通道被气体吸收后的光强值反馈给微处理器，光强衰减的量以数据的形式再补偿给另外三个检测通道；以防止光强的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种检测煤矿气体的红外气体传感器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的检测煤矿气体的红外气体传感器，其特征在于，所述安装腔(21)内设置有内壳(3)，所述内壳(3)的下端开设有连接腔(31)，所述安装组件(1)的上端设置有若干呈圆周阵列设置的凸台(4)，所述内壳(3)连接于所述凸台(4)上；所述光源(16)及所述探测器(17)设于若干所述凸台(4)的内侧；每相邻的两个所述凸台(4)之间设置有间隙形成进出气口(41)，所述安装腔(21)的内侧壁与所述内壳(3)的外侧壁之间形成有第一气室(5)，所述第一气室(5)通过多个所述进出气口(41)与所述连接腔(31)相连通，待测气体通过所述滤网(22)进入所述第一气室(5)内。
3.根据权利要求2所述的检测煤矿气体的红外气体传感器，其特征在于，所述探测器(17)上还设置有用于监控和补偿(17)温度的热敏电阻。
4.根据权利要求3所述的检测煤矿气体的红外气体传感器，其特征在于，所述安装组件(1)包括气室底板(11)和电路室板(12)，所述气室底板(11)的下端与所述电路室板(12)的上端连接，所
5.根据权利要求4所述的检测煤矿气体的红外气体传感器，其特征在于，所述容置腔(121)内还设置有信号调理器(6)，所述信号调理器(6)与所述探测器(17)电信号连接。
6.根据权利要求5所述的检测煤矿气体的红外气体传感器，其特征在于，所述容置腔(121)内还设置有转换电路器(7)，所述转换电路器(7)分别与所述信号调理器(6)和所述微处理器(14)电连接。
7.根据权利要求6所述的检测煤矿气体的红外气体传感器，其特征在于，所述测量水蒸气吸收光谱滤光片(181)的中心波长为2.6μm±80nm；所述测量甲烷吸收光谱滤光片(182)中心波长为3.3μm±80nm；所述测量二氧化硫吸收光谱滤光片(183)的中心波长为7.3μm±80nm；所述参比吸收光谱滤光片(184)的中心波长为3.0μm±80nm。
8.一种检测煤矿气体的红外气体传感器使用方法，其特征在于，包括权利要求7所述的检测煤矿气体的红外气体传感器，还包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种检测煤矿气体的红外气体传感器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的检测煤矿气体的红外气体传感器，其特征在于，所述安装腔(21)内设置有内壳(3)，所述内壳(3)的下端开设有连接腔(31)，所述安装组件(1)的上端设置有若干呈圆周阵列设置的凸台(4)，所述内壳(3)连接于所述凸台(4)上；所述光源(16)及所述探测器(17)设于若干所述凸台(4)的内侧；每相邻的两个所述凸台(4)之间设置有间隙形成进出气口(41)，所述安装腔(21)的内侧壁与所述内壳(3)的外侧壁之间形成有第一气室(5)，所述第一气室(5)通过多个所述进出气口(41)与所述连接腔(31)相连通，待测气体通过所述滤网(22)进入所述第一气室(5)内。
3.根据权利要求2所述的检测煤矿气体的红外气体传感器，其特征在于，所述探测器(17)上还设置有用于监控和补偿(17)温度的热敏电阻。
4.根据权利要求3所述的检测煤矿气体的红外气体传感器，其特征在于，所述安装组件(1)包括气室底板(11)和电路室板(12)，所述气室底板(11)的下端与所述电路室板(12)的上端连接，所述外壳(2)的下端连接于所述气室底板(11)的上端；所述光源(16)及所述探测器(17)均设于所述气室底板(11)上，所述电路室板(12)的上端开设有容置腔(121)，所述微处理器(14)和所述电源组件(13)设于所述容置腔(121)内；所述光源(16)和所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵涛涛，虞益挺，李文丽，赵建村，严宇超，余晓畅，
申请(专利权)人：宁波启朴芯微系统技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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