本發(fā)明涉及一種檢測裝置，尤其涉及一種氣體傳感器穩(wěn)定性檢測裝置。
背景技術(shù)：
甲烷， 俗稱瓦斯， 是一種無色無味，略輕于空氣的可燃性氣體，當(dāng)甲烷氣體占周圍環(huán)境空氣濃度的5%～16%時，遇火可發(fā)生爆炸，煤礦一般稱為瓦斯爆炸。煤礦瓦斯爆炸事故是礦井五大自然災(zāi)害之首，不僅會造成巨大的經(jīng)濟損失，還會造成重大人員傷亡，必須進行嚴格的重點監(jiān)控。我國煤炭儲量豐富，但是地質(zhì)結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，開采條件十分惡劣，瓦斯突發(fā)礦井或高瓦斯礦井占到全部礦井?dāng)?shù)近50%。
國家、煤炭行業(yè)、計量機構(gòu)等都對甲烷傳感器/便攜儀施以重點監(jiān)管。生產(chǎn)甲烷傳感器/便攜儀的廠家，必須通過煤炭產(chǎn)品安全標(biāo)志認證和制造計量器具許可證考核，取得相關(guān)資格和證書，才能將其產(chǎn)品銷往煤礦使用。目前國內(nèi)外甲烷傳感器/便攜儀大多采用載體催化燃燒式敏感元件， 此類型敏感元件技術(shù)成熟、成本低廉，但由于其屬于化學(xué)敏感器件，長時間使用會出現(xiàn)零點漂移和量程漂移，所以在樣品定型檢驗、計量檢定和成品出廠檢驗時，都需要進行很長時間的工作穩(wěn)定性測試。同時，因為敏感元件的工藝原理， 如果長時間在沒有甲烷氣體的環(huán)境中工作， 會造成敏感元件靈敏度降低，影響傳感器的測量精度和使用壽命。所以AQ6203、AQ6206、AQ6207等多種載體催化式甲烷的安全生產(chǎn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定，傳感器的穩(wěn)定性測試，應(yīng)“進行連續(xù)15天的測試，實驗時，傳感器在0.30%CH4～0.80%CH4的環(huán)境中連續(xù)運行12h(便攜式為9.5h)，然后測試零點和1.50% CH4的顯示值；再在空氣中連續(xù)運行12h，然后再次測試零點和1.50% CH4的顯示值(便攜式不需進行此步)?！痹谥圃煊嬃科骶咴S可證考核中，《催化燃燒型甲烷制造計量器具許可證考核必備條件》還要求“廠家必須具備數(shù)量與其生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)的、可實現(xiàn)連續(xù)15d自動加氣的穩(wěn)定性檢驗裝置”。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為實現(xiàn)符合各項標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程檢驗要求的、適合生產(chǎn)企業(yè)需求的、高效率自動化的載體催化燃燒式甲烷傳感器/便攜儀出廠檢驗，設(shè)計了一種氣體傳感器穩(wěn)定性檢測裝置。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：氣體傳感器穩(wěn)定性檢測裝置由檢驗柜、送氣單元、排風(fēng)單元、反饋控制模塊、信號采集模塊、RS232調(diào)制單元、電腦主機、輸出控制單元等部分構(gòu)成。裝置可實現(xiàn)590臺被測儀表15d的穩(wěn)定性測試:每天12h柜體內(nèi)保持較穩(wěn)定的甲烷濃度，另12h柜體內(nèi)清潔空氣流通；每天定時充入2次標(biāo)準(zhǔn)氣體，記錄4次測量數(shù)值。以上全部測試過程和數(shù)據(jù)記錄自動完成，無需檢驗員干預(yù)。
所述的檢驗柜體內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度的反饋控制功能和被測儀表的輸出信號采集功能，均使用基于C8051F040單片機設(shè)計的反饋控制模塊和信號采集模塊來完成。
所述的反饋控制模塊具備信號采集和控制輸出兩個功能單元，完成采集標(biāo)準(zhǔn)信號、控制氣路電磁閥、檢測關(guān)鍵點等任務(wù)。信號采集模塊只使用信號采集單元，將590路傳感器的頻率輸出信號先采集到單片機， 然后傳輸?shù)缴衔粰C顯示、存儲、打印。
所述的信號采集單元采用兩級片選方式， 兩個8選1開關(guān)，交替選通，采集16路通道的輸入信號，為防止干擾，每路輸入信號通道前端還增加阻容濾波電路。
所述的輸出控制單元的控制通道的直流電平輸出采用單片機管腳直接驅(qū)動三極管放大電路的方式完成。單片機分析從標(biāo)準(zhǔn)傳感器采集的標(biāo)氣濃度采樣信號，根據(jù)初始化信息，分析判斷，輸出控制命令，經(jīng)控制輸出單元傳送到繼電器，進而控制各送氣支路的電磁閥。當(dāng)采樣回的標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度達到初始化下發(fā)的柜體內(nèi)標(biāo)氣濃度范圍下限時， 對應(yīng)控制通道輸出高電平，電磁閥開啟；當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度達到上限時，對應(yīng)控制通道輸出低電平，電磁閥關(guān)閉。
本發(fā)明的有益效果是：氣體傳感器穩(wěn)定性檢測裝置的設(shè)計研制， 解決了生產(chǎn)型企業(yè)在進行載體催化燃燒式甲烷傳感器和便攜儀表工作穩(wěn)定檢測時，所遇到的實際操作困難。檢測裝置通過單片機電路和信號反饋技術(shù)實現(xiàn)儀器儀表的實驗室自動化檢測；單片機信號采集電路設(shè)計精度較高，檢測裝置的采集精度不低于0.5%，符合計量檢定要求；檢測裝置通過上位機軟件配置，同時檢測量可根據(jù)實際需要調(diào)整，最大檢驗量590臺；使用高精度、大流量標(biāo)準(zhǔn)氣體配置裝置，配氣速度快，穩(wěn)定性高；通過上位機軟件控制整個流程，15d檢測全程無需人工參與；上位機軟件可實時顯示全部被測儀表的測試數(shù)據(jù)、檢測裝置各個關(guān)鍵部位工作狀態(tài)和參數(shù)，便于查詢和監(jiān)控。
附圖說明
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖1是反饋控制模塊和信號采集模塊組成框圖。
具體實施方式
如圖1所示，氣體傳感器穩(wěn)定性檢測裝置由檢驗柜、送氣單元、排風(fēng)單元、反饋控制模塊、信號采集模塊、RS232調(diào)制單元、電腦主機、輸出控制單元等部分構(gòu)成。裝置可實現(xiàn)590臺被測儀表15d的穩(wěn)定性測試:每天12h柜體內(nèi)保持較穩(wěn)定的甲烷濃度，另12h柜體內(nèi)清潔空氣流通；每天定時充入2次標(biāo)準(zhǔn)氣體，記錄4次測量數(shù)值。以上全部測試過程和數(shù)據(jù)記錄自動完成，無需檢驗員干預(yù)。各個模塊之間相互獨立，模塊通過8位撥碼開關(guān)分配唯一的地址。各模塊之間通過CAN收發(fā)器芯片CTN8251，將單片機自帶的CAN控制器邏輯電平轉(zhuǎn)換為CAN總線使用的差分電平，實現(xiàn)各個模塊之間通過CAN總線的通訊。模塊與上位機的通訊，通過一個RS232調(diào)制解調(diào)單元，實現(xiàn)CAN總線和RS232通訊協(xié)議的轉(zhuǎn)換。檢測流程開始前， 在上位機軟件中定義好各項參數(shù)，經(jīng)RS232調(diào)制單元調(diào)制解調(diào)，通過標(biāo)準(zhǔn)CAN2.0B協(xié)議下發(fā)初始化信息到各個單片機。初始化信息包括被測儀表的類型、柜體內(nèi)標(biāo)氣濃度控制范圍、檢測持續(xù)時間、檢測各步驟的時間分配等信息。然后單片機可獨立完成檢驗過程的反饋控制，同時按地址分時上傳從信號采集單元接收的采樣值和測量值，由上位實時顯示和存儲。