專(zhuān)利名稱(chēng)：可燃引爆混合氣體自動(dòng)配氣及引爆測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可燃引爆混合氣體自動(dòng)配氣及引爆測(cè)試裝置，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是完 全智能自動(dòng)進(jìn)行試驗(yàn)并且記錄動(dòng)態(tài)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，適用于精確的測(cè)試混合可燃?xì)怏w的爆炸濃 度和組分。
背景技術(shù)：
瓦斯爆炸是危害最大的礦井災(zāi)害之一，嚴(yán)重威脅著井下工作人員的生命安全，預(yù) 防瓦斯爆炸的有效途徑之一是對(duì)瓦斯爆炸的危險(xiǎn)性進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警。目前煤礦對(duì)瓦斯監(jiān)測(cè) 主要是對(duì)甲烷氣體的監(jiān)測(cè)，而實(shí)際上瓦斯是以甲烷氣體為主的混合可燃爆炸氣體的總稱(chēng)， 因此通過(guò)混合可燃?xì)怏w的引爆測(cè)試裝置，有利于研究瓦斯爆炸危險(xiǎn)性的評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)煤礦 瓦斯進(jìn)行可靠的監(jiān)測(cè)預(yù)警。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的爆炸試驗(yàn)方法和裝置技術(shù)中存在的一些 問(wèn)題，提供一種簡(jiǎn)單易行、快速準(zhǔn)確的自動(dòng)控制系統(tǒng)，在動(dòng)態(tài)的試驗(yàn)中可以記錄所需要的數(shù) 據(jù)。技術(shù)方案本發(fā)明的一種可燃引爆混合氣體自動(dòng)配氣及引爆測(cè)試裝置包括爆炸裝 置，配氣容器、氣敏檢測(cè)器、溫度檢測(cè)器、壓力檢測(cè)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、電磁閥、 標(biāo)準(zhǔn)氣體和上位機(jī)；其中單片機(jī)輸出端接驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器輸出端接電磁閥，標(biāo)準(zhǔn)氣體輸出 氣體至電磁閥，電磁閥輸出接配氣容器，控制生成不同比例的混合氣體；氣敏檢測(cè)器、溫度 檢測(cè)器和壓力檢測(cè)器置于爆炸裝置的爆炸氣缸內(nèi)，氣敏檢測(cè)器、溫度檢測(cè)器和壓力檢測(cè)器 的輸出端分別接模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端接單片機(jī)PO 口，上位機(jī)與單片 機(jī)串行通信以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控并記錄收集數(shù)據(jù)。所述的氣敏檢測(cè)器由氣體傳感器、加熱器、放大器和線(xiàn)性化電路組成，氣敏傳感器 選擇接觸燃燒方式的，置于爆炸容器內(nèi)，輸出端通過(guò)電阻接基準(zhǔn)電壓發(fā)生器的6端，同時(shí)接 入第二放大器的+輸入端，第二放大器的輸出端接顯性化電路AD538的15端，由顯性化電 路AD538的8端輸出到第三放大器的+輸入端，再將第三放大器的輸出端接入模數(shù)轉(zhuǎn)換器 的輸入端端INl。所述的溫度檢測(cè)器由熱電偶、電阻、電容、溫度補(bǔ)償器、放大器和濾波器組成，熱電 偶選擇S型銠鉬材料組成，其冷端接AD590用于溫度補(bǔ)償，熱端接第四放大器的+輸入端， 在第四放大器的的+輸入端同時(shí)接一個(gè)大阻值的上拉電阻用于當(dāng)熱電偶一旦燒斷，放大器 就會(huì)飽和輸出高電壓，可進(jìn)行斷偶報(bào)警，放大器的輸入端接穩(wěn)壓電源，第四放大器的輸出端 接限流電阻再接濾波器輸入端45，濾波器輸出端46接入模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端ΙΝ0。所述的壓力檢測(cè)器中，壓力傳感器由四個(gè)電阻串連構(gòu)成電橋，該電橋的上節(jié)點(diǎn)連 接雙線(xiàn)變送器XTRlOl的恒流輸出端，下節(jié)點(diǎn)通過(guò)第51電阻連接雙線(xiàn)變送器XTRlOl的輸 出端，電橋左右兩個(gè)節(jié)點(diǎn)分別連接雙線(xiàn)變送器XTRlOl的兩個(gè)輸入端IN+、IN-，雙線(xiàn)變送器XTRlOl的3個(gè)零點(diǎn)調(diào)節(jié)端依次連接有第52電位器、第53電阻、第54電位器，以調(diào)節(jié)精密 電流變送電路的零點(diǎn)輸出；雙線(xiàn)變送器XTRlOl的2個(gè)滿(mǎn)量程調(diào)節(jié)端之間連有第55電位器 (R55) ；+12V電源和雙線(xiàn)變送器XTRlOl的供電端+V之間連有一個(gè)起極性保護(hù)作用的二極 管，雙線(xiàn)變送器XTRlOl的輸出端接入模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入端IN7。所述的爆炸裝置由爆炸汽缸、減壓片、放氣閥和點(diǎn)火系統(tǒng)組成；點(diǎn)火系統(tǒng)由高壓電 源和放電擊針組成；減壓片經(jīng)彈簧和石棉墊圈與爆炸汽缸相連；放氣閥接于汽缸的上方以 便試驗(yàn)結(jié)束一次后排放剩余氣體。所述的配氣系統(tǒng)由單片機(jī)控制的四個(gè)電磁閥、高壓氣瓶、儲(chǔ)氣室和混合噴嘴組成， 其中第一電磁閥、第二電磁閥分別控制高壓氣瓶中不同氣體的流量，以配制不同比例的混 合氣體，當(dāng)氣體配比成功以后通入儲(chǔ)氣室中混合均勻，然后由單片機(jī)控制打開(kāi)電磁閥4將 混合氣體經(jīng)混合噴嘴通入爆炸室中。有益效果本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)裝置可以由單片機(jī)控制自動(dòng)進(jìn)行，不但有效控制合可燃 易爆氣體的爆炸全過(guò)程，還可以在實(shí)驗(yàn)中記錄關(guān)于混合可燃易爆氣體的爆炸濃度。


圖1是本發(fā)明的瓦斯爆炸危險(xiǎn)性實(shí)驗(yàn)方法和裝置構(gòu)成框圖；圖2是本發(fā)明的瓦斯爆炸危險(xiǎn)性實(shí)驗(yàn)方法和裝置電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式所述的氣敏檢測(cè)器由氣體傳感器、加熱器、放大器和線(xiàn)性化電路組成，氣敏傳感 器選擇接觸燃燒方式型的，其檢測(cè)端置于爆炸汽缸內(nèi)，輸出端通過(guò)電阻接基準(zhǔn)電壓發(fā)生器 REF-03的6端，同時(shí)接入放大器A2的輸入端，放大器A2的輸出端接顯性化電路AD538的 15端，由AD538的8端輸出到放大器A3輸入端，再將A3輸出端接入模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端 mi端。所述的溫度檢測(cè)器由熱電偶、電阻、電容、溫度補(bǔ)償器、放大器和濾波器組成。熱電 偶選擇S型銠鉬材料組成，其冷端接AD590用于溫度補(bǔ)償，熱端接放大器輸入端，在放大器 的輸入端同時(shí)接一個(gè)大阻值的上拉電阻(熄火電路)用于當(dāng)熱電偶一旦燒斷，放大器就會(huì) 飽和輸出高電壓，可進(jìn)行斷偶報(bào)警。放大器的輸入端接穩(wěn)壓電源，輸出端接電阻再接濾波器 輸入端，濾波器接入模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端ΙΝ0。壓力檢測(cè)器由壓力傳感器、電阻、電容、二極 管和集成塊組成；壓力傳感器由四個(gè)電阻Ra、Rb、Re、Rd串連的電橋構(gòu)成，電橋上下兩個(gè)節(jié) 點(diǎn)為其輸入端，上節(jié)點(diǎn)連接集成塊XTRlOl的恒流輸出端IREF1、IREF2，下節(jié)點(diǎn)通過(guò)電阻R51 串聯(lián)連接到集成塊的輸出端OUT，電橋左右兩個(gè)節(jié)點(diǎn)為其輸出端，分別連接集成塊XTRlOl 的兩個(gè)輸入端IN+和IN-；集成塊XTRlOl的3個(gè)零點(diǎn)調(diào)節(jié)端ZA依次串聯(lián)電位器R52、電阻 R53、電位器R54，用以調(diào)節(jié)精密電流變送電路的零點(diǎn)輸出，集成塊XTRlOl的2個(gè)滿(mǎn)量程調(diào) 節(jié)端SPAN連接了電位器R55，用以調(diào)節(jié)精密電流變送電路的滿(mǎn)量程輸出，電源的正極和集 成塊XTRlOl的供電端+V之間連有一個(gè)二極管D1，起極性保護(hù)作用；電源的負(fù)極和集成塊 XTRlOl的輸出端OUT之間有一個(gè)電阻R56，用于將輸出的標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，信 號(hào)此時(shí)輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入端IN7。下面結(jié)合附圖中的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述圖1所示，實(shí)驗(yàn)裝置由爆炸系統(tǒng)、儲(chǔ)氣室、氣敏傳感器、溫度檢測(cè)器、壓力檢測(cè)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器單片機(jī)89S51和上位機(jī)組成。單片機(jī)控制電磁閥向儲(chǔ)氣室中通入一定比例的氣 體，在儲(chǔ)氣室混合均勻后，打開(kāi)電磁閥4經(jīng)混合噴嘴將混合氣體通入爆炸汽缸內(nèi)；氣敏檢測(cè) 器的檢測(cè)端置于爆炸汽缸內(nèi)，輸出端接模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸出端與單片 機(jī)相連接；溫度檢測(cè)器的檢測(cè)端置于汽缸內(nèi)，輸出端接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端；壓力檢測(cè) 器檢測(cè)端置于爆炸氣缸內(nèi)，輸出端接在模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入端；單片機(jī)與上位機(jī)經(jīng)RS485串行 通信；當(dāng)氣敏傳感器檢測(cè)到氣缸內(nèi)的爆炸氣體時(shí)，輸出信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后輸入單片機(jī)，由單 片機(jī)控制爆炸裝置中的高壓點(diǎn)火系統(tǒng)自動(dòng)點(diǎn)火；當(dāng)爆炸發(fā)生時(shí)，溫度檢測(cè)器和壓力檢測(cè)器 分別檢測(cè)出此時(shí)溫度和壓力變化，并將信號(hào)經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入單片機(jī)，以便記錄此時(shí)的氣 體比例。圖2所示，氣敏檢測(cè)器由氣體傳感器、加熱器、放大器和線(xiàn)性化電路組成，氣敏傳 感器選擇接觸燃燒方式型的，其檢測(cè)端置于爆炸汽缸內(nèi)，輸出端通過(guò)電阻接基準(zhǔn)電壓發(fā)生 器REF-03的6端，同時(shí)接入放大器A2的輸入端，放大器A2的輸出端接顯性化電路AD538 的15端，由AD538的8端輸出到放大器A3輸入端，再將A3輸出端接入模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入 端INl端。溫度檢測(cè)器由熱電偶、電阻、電容、溫度補(bǔ)償器、放大器和濾波器組成。熱電偶選擇 S型銠鉬材料組成，其冷端接AD590用于溫度補(bǔ)償，熱端接放大器輸入端(+)，在放大器的輸 入端(+)同時(shí)接一個(gè)大阻值的上拉電阻(熄火電路)用于當(dāng)熱電偶一旦燒斷，放大器就會(huì) 飽和輸出高電壓，可進(jìn)行斷偶報(bào)警。放大器的輸入端接穩(wěn)壓電源，輸出端接電阻再接濾波器 輸入端，濾波器接入模數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端ΙΝ0。壓力檢測(cè)器由壓力傳感器、電阻、電容、二極管和集成塊組成；壓力傳感器由四個(gè) 電阻Ra、Rb、Re、Rd串連的電橋構(gòu)成，該電橋的上節(jié)點(diǎn)連接集成塊的恒流輸出端IREF1、 IREF2，下節(jié)點(diǎn)通過(guò)電阻R51連接集成塊的輸出端OUT，電橋左右兩個(gè)節(jié)點(diǎn)分別連接集成塊 的兩個(gè)輸入端IN+、IN-，集成塊的3個(gè)零點(diǎn)調(diào)節(jié)端ZA依次連接有電位器R52、電阻R53、電 位器R54，以調(diào)節(jié)精密電流變送電路的零點(diǎn)輸出；集成塊的2個(gè)滿(mǎn)量程調(diào)節(jié)端SPAN之間連 有電位器R55 ；+12V電源和集成塊的供電端+V之間連有一個(gè)起極性保護(hù)作用的二極管D1， 集成塊的輸出端OUT接入模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入端IN7。模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC0809的輸入端IN0-IN7分別連接氣敏檢測(cè)器、溫度檢測(cè)器和壓力 檢測(cè)器的輸出端，用以接收電路的輸出信號(hào)。ADC0809的工作電源端VCC和正參考電壓端 VREF+接+5V電源，其工作地端和負(fù)參考電壓VREF-接地，其工作狀態(tài)指示端EOC接單片機(jī) 89S51的P3. 2引腳，其工作端連接單片機(jī)89S51的P3. 3引腳，其轉(zhuǎn)換控制端ALE和START接 單片機(jī)89S51的P3. 4引腳，其通道選擇控制端ADDA、ADDB和ADDC接單片機(jī)89S51的P3. 5 引腳，其8個(gè)數(shù)據(jù)輸出端DO至D7分別接單片機(jī)的8個(gè)引腳P0. 0至P0. 7。單片機(jī)和MAX485 連接與上位機(jī)進(jìn)行串行通信。
權(quán)利要求
一種可燃引爆混合氣體自動(dòng)配氣及引爆測(cè)試裝置，其特征在于該裝置包括爆炸裝置(1)，配氣容器(2)、氣敏檢測(cè)器(3)、溫度檢測(cè)器(4)、壓力檢測(cè)器(5)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(6)、單片機(jī)(7)、驅(qū)動(dòng)器(8)、電磁閥(9)、標(biāo)準(zhǔn)氣體(10)和上位機(jī)(11)；其中單片機(jī)(7)輸出端接驅(qū)動(dòng)器(8)，驅(qū)動(dòng)器(8)輸出端接電磁閥(9)，標(biāo)準(zhǔn)氣體(10)輸出氣體至電磁閥(9)，電磁閥(9)輸出接配氣容器(2)，控制生成不同比例的混合氣體；氣敏檢測(cè)器(3)、溫度檢測(cè)器(4)和壓力檢測(cè)器(5)置于爆炸裝置(1)的爆炸氣缸內(nèi)，氣敏檢測(cè)器(3)、溫度檢測(cè)器(4)和壓力檢測(cè)器(5)的輸出端分別接模數(shù)轉(zhuǎn)換器(6)的輸入端，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(6)的輸出端(D0)接單片機(jī)(7)P0口，上位機(jī)(11)與單片機(jī)(7)串行通信以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控并記錄收集數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可燃引爆混合氣體自動(dòng)配氣及引爆測(cè)試裝置，其特征在于 所述的氣敏檢測(cè)器(3)由氣體傳感器、加熱器、放大器和線(xiàn)性化電路組成，氣敏傳感器選擇 接觸燃燒方式的，置于爆炸容器內(nèi)，輸出端(32)通過(guò)電阻接基準(zhǔn)電壓發(fā)生器(REF-03)的6 端，同時(shí)接入第二放大器(A2)的+輸入端，第二放大器(A2)的輸出端接顯性化電路AD538 的15端，由顯性化電路AD538的8端輸出到第三放大器(A3)的+輸入端，再將第三放大器 (A3)的輸出端接入模數(shù)轉(zhuǎn)換器(6)的輸入端端INl。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可燃引爆混合氣體自動(dòng)配氣及引爆測(cè)試裝置，其特征在于 所述的溫度檢測(cè)器(4)由熱電偶、電阻、電容、溫度補(bǔ)償器、放大器和濾波器組成，熱電偶選 擇S型銠鉬材料組成，其冷端(41)接AD590(43)用于溫度補(bǔ)償，熱端(42)接第四放大器 (A4)的+輸入端，在第四放大器(A4)的的+輸入端同時(shí)接一個(gè)大阻值的上拉電阻(R41)用 于當(dāng)熱電偶一旦燒斷，放大器就會(huì)飽和輸出高電壓，可進(jìn)行斷偶報(bào)警，放大器的輸入端接穩(wěn) 壓電源，第四放大器(A4)的輸出端(44)接限流電阻(R42)再接濾波器(A5)輸入端45，濾 波器輸出端46接入模數(shù)轉(zhuǎn)換器(6)的輸入端ΙΝ0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可燃引爆混合氣體自動(dòng)配氣及引爆測(cè)試裝置，其特征在于 所述的壓力檢測(cè)器(5)中，壓力傳感器由四個(gè)電阻(Ra、Rb、Rc、Rd)串連構(gòu)成電橋，該電橋的 上節(jié)點(diǎn)連接雙線(xiàn)變送器XTRlOl的恒流輸出端(IREF1、IREF2)，下節(jié)點(diǎn)通過(guò)第51電阻(R51) 連接雙線(xiàn)變送器XTRlOl的輸出端(OUT)，電橋左右兩個(gè)節(jié)點(diǎn)分別連接雙線(xiàn)變送器XTRlOl的 兩個(gè)輸入端IN+、IN-，雙線(xiàn)變送器XTRlOl的3個(gè)零點(diǎn)調(diào)節(jié)端(ZA)依次連接有第52電位器 (R52)、第53電阻(R53)、第54電位器(R54)，以調(diào)節(jié)精密電流變送電路的零點(diǎn)輸出；雙線(xiàn)變 送器XTRlOl的2個(gè)滿(mǎn)量程調(diào)節(jié)端(SPAN)之間連有第55電位器(R55) ；+12V電源和雙線(xiàn)變 送器XTRlOl的供電端+V之間連有一個(gè)起極性保護(hù)作用的二極管(Dl)，雙線(xiàn)變送器XTRlOl 的輸出端(OUT)接入模數(shù)轉(zhuǎn)換器(6)輸入端IN7。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可燃引爆混合氣體自動(dòng)配氣及引爆測(cè)試裝置，其特征在于 所述的爆炸裝置(1)由爆炸汽缸、減壓片、放氣閥和點(diǎn)火系統(tǒng)組成；點(diǎn)火系統(tǒng)由高壓電源和 放電擊針組成；減壓片經(jīng)彈簧和石棉墊圈與爆炸汽缸相連；放氣閥接于汽缸的上方以便試 驗(yàn)結(jié)束一次后排放剩余氣體。
全文摘要
可燃引爆混合氣體自動(dòng)配氣及引爆測(cè)試裝置由爆炸裝置、儲(chǔ)氣室、氣敏檢測(cè)器、溫度檢測(cè)器、壓力檢測(cè)器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、電磁閥、標(biāo)準(zhǔn)可燃?xì)怏w和上位機(jī)構(gòu)成，該裝置由單片機(jī)控制電磁閥，向爆炸裝置中通入不同比例的爆炸混合氣體，再由爆炸裝置中的點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)燃混合氣體，當(dāng)爆炸氣體達(dá)到爆炸濃度時(shí)就會(huì)產(chǎn)生爆炸，此時(shí)爆炸裝置中的溫度檢測(cè)器和壓力檢測(cè)器將檢測(cè)信息轉(zhuǎn)化成電壓信號(hào)并放大，電壓信號(hào)通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；再經(jīng)單片機(jī)程序運(yùn)算和處理后，即可記錄并且在顯示屏上顯示出此時(shí)混合氣中各種氣體的比例及其爆炸造成的溫度和壓力變化。這種試驗(yàn)裝置簡(jiǎn)單易行，可以充分的利用單片機(jī)系統(tǒng)的軟件優(yōu)勢(shì)自動(dòng)的改變混合氣體的配比。
文檔編號(hào)G01L1/20GK101957358SQ20101027894
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月10日
發(fā)明者唐守鋒, 張廣, 童敏明, 童紫原 申請(qǐng)人:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)