一種有關ndir紅外sf6傳感器裝置的制造方法
【專利說明】一種有關NDIR紅外SF6傳感器裝置
[技術領域]
[0001] 本實用新型涉及紅外傳感器技術領域，具體是一種利用紅外光譜吸收原理的有關 NDIR紅外SF6傳感器裝置。
[【背景技術】]
[0002] 隨著當今科技的發(fā)展，SF6氣體的應用領域不斷擴展，如：電力、環(huán)保、冶金和微電 子等眾多領域。在電力行業(yè)，SF 6主要用作電氣絕緣介質和滅弧劑。SF6作為絕緣介質，在保證 電氣設備運行安全可靠的同時，可使設備小型化，降低了設備成本。目前大多數(shù)大功率變壓 器、高壓斷路器、氣體絕緣組合開關電器、互感器等都使用SF 6做絕緣介質，極大地降低了火 花放電和電弧對設備造成的危害。另外，sf6還用于各種加速器、超高壓蓄電器、同軸充氣電 纜和微波傳輸?shù)慕^緣介質。
[0003] 全球每生產(chǎn)大約8500噸SF6氣體中，約有一半以上用于電力行業(yè)，其中，80%用于 中高壓電力設備中。sf 6用于電氣設備中，一方面可使設備小型化，另一方面增強了絕緣設 備的可靠性。但是，由于電力設備的制造工藝、安裝方法和設備老化等因素，高壓設備中的 SF6氣體也會存在泄漏現(xiàn)象。SF6氣體一旦發(fā)生泄漏，對電力設備、人身安全和環(huán)境的危害表 現(xiàn)在四個方面:第一，SF 6氣體的絕緣強度和滅弧能力取決于SF6氣體的密度。當SF6氣體泄漏 時，會導致設備的絕緣強度降低，以及斷路器等氣室的開斷容量降低，影響電力設備的可靠 運行。第二，由于水分等雜質的影響，電弧放電會導致sf 6產(chǎn)生分解，而這些分解物會對人的 皮膚、黏膜等產(chǎn)生刺激作用，如果大量吸入，會引起肺水腫和頭暈，甚至有致人死亡的可 能。第三，SF 6是人造溫室效應氣體之一，并具有嚴重的危害，因為SF6氣體比⑶2對溫室效應 的影響大得多。此外，sf 6氣體性質穩(wěn)定，難以分解，當在環(huán)境中達到一定量時，會對環(huán)境產(chǎn) 生嚴重影響。
[0004] 針對這一問題，《電業(yè)安全工作規(guī)程》(發(fā)電廠和變電站部分)規(guī)定，裝有SF6設備的 配電室必須保證SF6濃度小于lOOOppm，除須裝設強力通風裝置外，還必須安裝能報警的氧 含量和SF 6氣體濃度檢測裝置?？梢?，為保障人員安全和設備正常工作，對高壓設備附近SF6 含量的檢測具有十分重要的意義，而且，越早發(fā)現(xiàn)泄漏也就越能降低危險的可能性。
[0005] 國內(nèi)市場SF6傳感器模組，市場占有量最大的是德國smartgas的SF6模組。從2008年 至今，該模組一直是國內(nèi)電力行業(yè)內(nèi)最大的供應商。這個模組的不足之處是零點漂移頻繁， 用戶需要定期校準零點；光學核心部分是塑料鍍金，材質脆，容易破碎;默認工作溫度范圍 是0到50度，不適合寬的溫度范圍，比如從-20到60°C，國內(nèi)一些電力高壓設備安裝位置有的 在野外，環(huán)境溫度超過50度也是常有的；采用海面做透氣膜，透氣性好，但是抵抗?jié)駳獾哪?力差;接口單一，只有UART輸出，把基本的電源+、電源地-、RX、TX四線制硬件上做成三線制， 即把RX和TX復用，增加客戶硬件上復雜度和軟件上的解碼難度。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006] 本實用新型針對以上SF6傳感器模組存在的工作溫度范圍小、抵抗?jié)駳饽芰Σ?、?點漂移和客戶接口單一等問題，在結構設計和電路設計上做了對應性的改進，設計一種使 用溫度范圍寬泛、減少濕氣干擾、氣體擴散速度快、性能穩(wěn)定并可提供多種客戶接口的有關 NDIR紅外SF6傳感器裝置。
[0007 ] 為了實現(xiàn)上述目的，設計一種有關NDIR紅外SF6傳感器裝置，包括光學腔體、光源、 紅外探測器、探測器電路板和主電路板，所述的光學腔體包括內(nèi)光管10、透氣膜1和外套殼 體2,所述的內(nèi)光管10與外套殼體2為緊配合結構，兩端間隙部分灌滿環(huán)氧樹脂，外套殼體2 和主電路板9之間通過螺釘8固定，外套殼體2右部探測器電路板上的6芯排針13與主電路板 9焊接在一起，外套殼體2頂部和底部均設有透氣槽;所述的光源5設在外套殼體左內(nèi)腔的光 源側板7上，探測器11焊接在探測器側板12上;所述的光學腔體采用對流式擴散結構和雙層 透氣膜結構;所述的主電路板上的電路包括電源管理電路及傳感器紅外光源驅動電路，所 述的傳感器紅外光源驅動電路為恒功率驅動；所述的主電路板上設有輸出接口 UART、RS-485串行通信電路、4-20mA變送器電路以及單總線的三線制UART接口電路。
[0008] 所述的對流式擴散結構為:外套殼體2是一種長方體外形，頂端開透氣槽，貼有透 氣膜1，底部開放，側板上設有較長透氣槽，并罩有透氣罩6，所述的外套殼體2和主電路板利 用螺釘8和排線13連接。
[0009] 內(nèi)光管10圓周上設有透氣孔，圓周包裹透氣罩6,光源5和探測器11分別安裝在內(nèi) 光管10的左右兩端，光源5的電源引線順著外套殼體2內(nèi)側引到對面探測器側板12上。
[0010] 所述的電源管理電路由MCU控制電路、信號采集與調(diào)理電路、溫度補償電路、光源 驅動電路、接口 /通訊電路組成，所述的電源管理電路的信號端連接MCU控制電路的信號端， 在MCU控制電路的三個數(shù)模信號轉換端分別設有信號采集與調(diào)理電路及溫度補償電路，在 MCU控制電路的兩個輸出信號端分別連接光源驅動電路及接口 /通訊電路。
[0011] 所述的傳感器紅外光源驅動電路由芯片U9的1號管腳連接電阻R11、R12及三極管 Q6的集電極，三極管Q6的發(fā)射極連接LAMP+端，并抽頭一端串聯(lián)電阻R14及電阻R28后接地， 電阻R14及電阻R28之間引出一端作為輸出端Vout，芯片U9的2號管腳連接至VIN7V輸入端， 芯片U9的3號管腳連接高電平電壓VCC5V，并抽頭一端連接電容C7后接地，芯片U9的5號、7 號、9號管腳接地，芯片U9的15號管腳接U10的2號管腳，3號管腳接電阻R61后接地，并抽頭一 端連接電阻R60后接高電平電壓VCC5V，電阻R61兩端并聯(lián)電容C33，U10的8號管腳接VIN7V， 并抽頭一端接極性電容C52后接地，極性電容C52兩端并聯(lián)電容C32，U10的1號管腳連接電阻 R24后接至三極管Q6的基極，U10的1號管腳抽頭兩端，一端連接二極管D2后接至三極管Q7的 集電極，三極管Q7的發(fā)射極接地，三極管Q7的基極連接電阻R27后接至DRIVER端，U10的1號 管腳另一端連接極性電容C6,所述的芯片U9采用功率監(jiān)視芯片MAX4211EEUE。
[0012]所述的RS-485串行通信電路的運算放大器模塊U4A的4號管腳連接TXD端，運算放 大器模塊U4A的2號、3號管腳相接后接至EN_SP端，并抽頭一端連接電阻R77后接地，U4A的1 號腳接電阻R76后接至VCC3.3V，U4A的6號管腳接有電阻R71后接至VCC5V，并抽頭一端依次 連接電阻R74、保險絲F1后作為485A輸出端，運算放大器模塊U4A的7號管腳依次連接電阻 R75、保險絲F2后接至485B輸出端，運算放大器模塊U4A的6號、7號管腳之間并聯(lián)電阻R73,電 阻R73兩端并聯(lián)穩(wěn)壓管D5及D6,穩(wěn)壓管D5及D6的負極接地，運算放大器模塊U4B的一端接 VCC5V，另一端接地，運算放大器模塊U4B的兩端并聯(lián)電容C48。
[0013] 所述的4_20mA變送器電路由芯片U16控制，芯片U16的1號管腳接高電平電壓 VCC8V，并抽頭一端連接電容C61后接地，芯片U16的2號管腳接至三極管Q11的發(fā)射極，并抽 頭一端連接電阻R83后接至MOS管Q12的源極，芯片U16的3號管腳接三極管Q11的集電極后接 至MOS管Q12的門極，三極管Q11的基極連接至MOS管Q12的源極，