專利名稱：一種微機電熱導式低濃甲烷氣體傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于礦用易燃易爆氣體安全監測技術領域，涉及一種微機電熱導式低濃甲烷氣體傳感器。
背景技術：
目前，檢測低濃度甲烷氣體使用最廣泛、占主導地位的方法是采用催化燃燒式的甲烷氣體傳感器進行檢測。催化燃燒式甲烷氣體傳感器存在以下不足之處1.催化燃燒式甲烷氣體傳感器的整體功耗比較大，這樣限制了礦井中甲烷其傳感器的分布數量。目前礦用分站的一個通道能夠帶動1-2個甲烷氣體傳感器。2.催化燃燒式甲烷氣體傳感器在工作時，在催化劑的作用下發生氧化反應，在氧化反應過程中需要消耗催化劑，當催化劑消耗殆盡，催化燃燒式傳感器將不能繼續使用。目前，催化燃燒式傳感器的使用壽命一般不在半年左右。另外，催化劑是消耗品，隨著使用時間的增加，催化劑會逐漸減少，故測量點的數值也會產生漂移，為保證其測量點數值精度， 需要重新標定甲烷氣體傳感器，目前標定周期為2周。綜上所述，目前對低濃甲烷氣體的檢測，催化燃燒式的甲烷氣體傳感器存在功耗大、壽命短、標定周期短等問題，這些問題限制了甲烷氣體傳感器的分布數量，增加了傳感器的維護使用成本。
發明內容本實用新型的目的是提供一種功耗低、壽命長和標定周期長的微機電熱導式低濃甲烷氣體傳感器。本實用新型的技術解決方案是，傳感器包括微機電熱導式敏感元件、溫濕度補償元件、信號調理和控制板，微機電熱導式敏感元件通過數據線與信號調理相接，溫濕度補償元件通過數據線與控制板相接，信號調理通過排針與控制板相接。所述的溫濕度補償元件和微機電熱導式敏感元件與控制板分別置于兩個環境中。所述的溫濕度補償元件通過控制板上的CPU對微機電熱導式敏感元件獲得的甲烷濃度信號進行補償。所述的控制板包括CPU、紅外接收、LED顯示、頻率輸出、聲光報警和電源。所述的溫濕度補償元件與微機電熱導式敏感元件共同置于同一氣室中。本實用新型具有的優點效果，本實用新型采用采用微機電(MEMS Micro-electromechanical Systems)熱導式敏感元件檢測甲烷氣體的濃度，并通過溫濕度補償元件進行溫度和濕度補償。本實用新型的微機電(MEMQ熱導式敏感元件基于微機電技術，它的體積和耗電量非常小，但靈敏度大大提高；催化燃燒式甲烷氣體傳感器的整體功耗在1. 5W左右，本實用新型的整體功耗約為800mW，使分站每個通道能夠帶動3個傳感器。由于微機電熱導式甲烷氣體傳感器是通過熱導原理進行檢測氣體濃度，不存在物理損耗，不像催化燃燒式甲烷氣體傳感器那樣需要消耗催化劑，因此，微機電熱導式甲烷傳感器的使用壽命和標定周期都非常長，使用壽命達2年以上，標定周期為3個月以上。本實用新型采用微機電熱導式甲烷傳感器對低濃度甲烷氣體進行檢測，具有功耗低、壽命長和標定周期長的優點，由此可以節約大量人力和物力，具有較好的市場推廣前景和可觀的經濟效益。
圖1是本實用新型的系統原理框圖；圖2是本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
傳感器由微機電熱導式敏感元件9、溫濕度補償元件10、信號調理7、控制板12、氣室8及外殼11組成，控制板12包括CPU 2、紅外接收1、LED顯示3、頻率輸出4、聲光報警 5和電源6。微機電熱導式敏感元件9及溫濕度補償元件10共同安裝于同一氣室8中，使溫濕度補償元件10和微機電熱導式敏感元件9處于同一環境下，這樣溫度和濕度補償更準確。 微機電熱導式敏感元件9通過引線連接到信號調理7，溫濕度補償元件10通過引線連接到控制板12。信號調理7通過排針連接到控制板12上，控制板12通過固定孔13安裝于外殼11 內，航空插頭14通過引線連接到Xl接線座15。傳感器的工作原理通過微機電熱導式敏感元件9檢測甲烷氣體，甲烷氣體濃度的變化會引起微機電熱導式敏感元件9阻值的變化；信號調理7電路把微機電熱導式敏感元件9阻值的變化轉換成甲烷濃度對應的電壓值；CPU 2內部自帶12位A/D轉換器，把信號調理7電路輸出的甲烷濃度對應的電壓值轉換成甲烷濃度對應的數字信號；溫濕度補償元件10檢測環境溫度和濕度，并通過I2C總線傳給CPU 2;CPU 2根據溫度和濕度對甲烷濃度對應的數字信號進行補償和修正；LED顯示3模塊顯示甲烷濃度值，并通過頻率輸出4模塊輸出甲烷濃度值對應的頻率值，當濃度值超過報警限時通過聲光報警5模塊進行聲光報警；紅外接收1模塊接收紅外遙控器的命令，CPU 2根據命令對標定點進行標定和存儲。
權利要求1.一種微機電熱導式低濃甲烷氣體傳感器，其特征在于，包括微機電熱導式敏感元件 (9)、溫濕度補償元件(10)、信號調理(7)、控制板(12)、氣室(8)和外殼(11)，微機電熱導式敏感元件(9)通過數據線與信號調理(7)相接，溫濕度補償元件(10)通過數據線與控制板(12)相接，信號調理(7)通過排針與控制板(12)相接。
2.如權利要求1所述的一種微機電熱導式低濃甲烷氣體傳感器，其特征在于，所述的溫濕度補償元件(10)和微機電熱導式敏感元件(9)與控制板(12)分別置于兩個環境中。
3.如權利要求1所述的一種微機電熱導式低濃甲烷氣體傳感器，其特征在于，所述的溫濕度補償元件(10)通過控制板(1 上的CPU( 對微機電熱導式敏感元件(9)獲得的甲烷濃度信號進行補償。
4.如權利要求1所述的一種微機電熱導式低濃甲烷氣體傳感器，其特征在于，所述的控制板(12)包括CPU(2)、紅外接收(1)、LED顯示(3)、頻率輸出(4)、聲光報警(5)和電源 (6)。
5.如權利要求1所述的一種微機電熱導式低濃甲烷氣體傳感器，其特征在于，所述的溫濕度補償元件(10)和微機電熱導式敏感元件(9)共同置于同一氣室(8)中。
專利摘要本實用新型屬于礦用易燃易爆氣體安全監測技術領域，涉及一種微機電熱導式低濃甲烷氣體傳感器。傳感器包括微機電熱導式敏感元件、溫濕度補償元件、信號調理和控制板，微機電熱導式敏感元件通過數據線與信號調理模塊相接，溫濕度補償元件通過數據線與控制板相接，信號調理通過排針與控制板相接。本實用新型采用微機電(MEMS)熱導式敏感元件檢測甲烷氣體的濃度，并通過溫濕度補償元件進行溫度和濕度補償。本實用新型基于微機電技術，它的體積和耗電量非常小，但靈敏度大大提高；催化燃燒式甲烷氣體傳感器的整體功耗在1.5W左右，本實用新型的整體功耗約為800mW，使分站每個通道能夠帶動3個傳感器。
文檔編號G01N27/04GK202196033SQ201120244770
公開日2012年4月18日 申請日期2011年7月13日 優先權日2011年7月13日
發明者何曉國, 林路燦, 王紅, 蔣傳彪, 馬曉媛 申請人:中航高科智能測控有限公司