專利名稱:可燃?xì)怏w檢測(cè)器的制作方法
本實(shí)用新型是一種便攜式半導(dǎo)體器件原理型可燃?xì)怏w檢漏技術(shù)儀器。適用于天燃?xì)狻⒚簹?、液化石油氣、氫氣等可燃?xì)怏w微量泄漏的靈敏快速檢測(cè)。
人類使用天燃?xì)狻⑷嗽烊細(xì)庖延?000多年歷史，但是近百年才開始研制儀器，發(fā)展專門技術(shù)檢測(cè)可燃?xì)怏w配氣系統(tǒng)、輸氣干線的具有危害性的氣體泄漏。通常使用的可燃?xì)怏w的檢測(cè)儀器有五種，第一種為點(diǎn)火測(cè)試，這是一種原始的檢漏方法，用火種去引燃泄漏的可燃?xì)怏w，該方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，證明泄漏準(zhǔn)確直觀，缺點(diǎn)是極不安全；第二種是火焰離子化檢漏儀，這種儀器的優(yōu)點(diǎn)是檢漏靈敏度較高，缺點(diǎn)是儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高；第三種是聲波式檢漏儀，這是以聲音在不同種類的氣體傳播的速度不同為理論根據(jù)設(shè)計(jì)的檢漏儀器，這種儀器的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度較高，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高；第四種是激光式檢測(cè)器，利用不同頻率的激光對(duì)可燃?xì)怏w的吸收，完成可燃?xì)怏w的檢測(cè)，它的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，儀器笨重，成本高；第五種是半導(dǎo)體檢測(cè)儀器，這種儀器的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度較高，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，但現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件原理型可燃?xì)怏w檢測(cè)器還存在著預(yù)熱時(shí)間長(zhǎng)，靈敏度不夠高，響應(yīng)時(shí)間慢，儀器電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作、維修麻煩，不適用于可燃?xì)怏w埋地管線的微量泄漏快速檢測(cè)等缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型的目的就是制造一種靈敏度高，響應(yīng)時(shí)間快，預(yù)熱時(shí)間短，使用、調(diào)試方便，長(zhǎng)期工作穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本不高，特別適用于可燃?xì)怏w埋地管線的微量泄漏快速檢測(cè)的手提便攜式半導(dǎo)體器件原理型可燃?xì)怏w檢測(cè)器。
本實(shí)用新型是一種由外殼，氣敏半導(dǎo)體傳感器，聲、光報(bào)警電路，電路工作顯示電路，電源電路和控制電路構(gòu)成的可燃?xì)怏w檢測(cè)器。外殼是本儀器的主體骨架，儀器的其它零部件都固裝在上面。氣敏半導(dǎo)體傳感器主要由采樣桿、氣電轉(zhuǎn)換腔和采樣泵構(gòu)成，氣電轉(zhuǎn)換腔由氣敏元件，及裝置氣敏元件的腔體組成。當(dāng)可燃?xì)怏w吸附在氣敏元件的N型半導(dǎo)體上時(shí)，載流子增多，使氣敏元件的電阻下降，從而完成了氣體與電量的轉(zhuǎn)換。采樣桿和采樣泵是用來(lái)有效地吸取可燃?xì)怏w。聲、光報(bào)警電路由發(fā)光二極管、喇叭和電流表構(gòu)成，用來(lái)反映可燃?xì)怏w是否有微量的泄漏。電路工作顯示電路通常由發(fā)光二極管構(gòu)成，有時(shí)也給發(fā)光二極管串上一個(gè)阻值適當(dāng)?shù)碾娮?，以保證發(fā)光二極管安全工作，它是電路正常工作的標(biāo)志。電源電路為整個(gè)儀器提供電能，通常使用干電池或小型蓄電池。控制電路僅由電橋電路和音頻振蕩電路構(gòu)成。電橋電路由配對(duì)電阻元件和調(diào)節(jié)電位器構(gòu)成，氣敏元件也是電橋電路的一個(gè)電阻，能將可燃?xì)怏w濃度信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。音頻振蕩電路接受電橋電路的電壓信號(hào)后，即能產(chǎn)生音頻信號(hào)使聲、光報(bào)警電路發(fā)出聲、光信號(hào)。
本實(shí)用新型的電橋電路中，除氣敏元件和電位器外的電阻，電路工作顯示電路中的電阻和音頻振蕩電路可做成一只全處理集成電路塊。這樣不但使本儀器的結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，同時(shí)增加了儀器的穩(wěn)定可靠性，維修更加方便。
本實(shí)用新型的氣敏半導(dǎo)體傳感器由一端為喇叭口的活節(jié)采樣桿、氣電轉(zhuǎn)換腔和薄膜活塞式采樣泵構(gòu)成。喇叭口是為了擴(kuò)大儀器對(duì)可燃?xì)怏w的取樣范圍，活節(jié)采樣桿是為了適應(yīng)遠(yuǎn)近不同工作環(huán)境的需要。活節(jié)采樣桿非喇叭口的另一端緊接放置氣敏元件的氣電轉(zhuǎn)換腔，氣電轉(zhuǎn)換腔連接著薄膜活塞式采樣泵。這種排序方式和能產(chǎn)生大流量的薄膜活塞式采樣泵，能有效地提高本儀器的靈敏度、響應(yīng)速度，縮短恢復(fù)時(shí)間。
本實(shí)用新型氣電轉(zhuǎn)換腔的氣敏元件與腔體的配合是密封配合，可在氣敏元件座與腔體的凸緣間加用橡膠墊圈或用環(huán)氧樹脂等固封。這樣使流經(jīng)氣電轉(zhuǎn)換腔的可燃?xì)怏w，必須通過(guò)氣敏元件，將更能有效地提高本儀器的靈敏度、響應(yīng)速度，縮短恢復(fù)時(shí)間。
可燃?xì)怏w檢測(cè)器設(shè)計(jì)了極其簡(jiǎn)單、有效的、獨(dú)特的控制電路，采用了氣敏半導(dǎo)體傳感器，以及傳感器各主要部件的特殊有序的排列組合，應(yīng)用了大流量的薄膜活塞式采樣泵，將電橋電路、電路工作顯示電路中的部份電阻和音頻振蕩電路做成一只全處理集成電路塊。因而使本實(shí)用新型具有檢測(cè)靈敏度高(優(yōu)于100ppM)，預(yù)熱時(shí)間短(僅15秒)，響應(yīng)時(shí)間快(僅2秒)，恢復(fù)時(shí)間短(僅5秒)，使用方便，穩(wěn)定可靠，基本上不需維修，成本低廉，重量輕等許多優(yōu)異的特點(diǎn)。當(dāng)輸氣管道維修工人使用本實(shí)用新型對(duì)野外埋地管線微量泄漏作普查巡檢時(shí)，只需將活節(jié)采樣桿伸長(zhǎng)，以步行速度沿管線地表面前進(jìn)即可完成這一生產(chǎn)作業(yè)。所以可燃?xì)怏w檢測(cè)器是天燃?xì)?、煤氣、化工、電子、通訊等行業(yè)的站場(chǎng)、車間設(shè)施、裝置和管道的可燃?xì)怏w微量泄漏快速檢測(cè)的極其有效的工具。它對(duì)節(jié)約能源，保證安全生產(chǎn)，防止環(huán)境污染，有明顯的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。
附圖即為本實(shí)用新型的實(shí)施例。
如下圖1 可燃?xì)怏w檢測(cè)器電路原理框圖圖2 可燃?xì)怏w檢測(cè)器電路原理圖圖3 可燃?xì)怏w檢測(cè)器結(jié)構(gòu)示意圖圖4 氣電轉(zhuǎn)換腔的結(jié)構(gòu)示意圖外殼(11)為一用ABS塑料的殼體，壁厚最薄處不小于3毫米，是安裝所有元件的基座。為方便檢測(cè)人員使用，可做成外形為180×170×80(毫米)的小型手提箱式，用注塑機(jī)一次注塑成型，可連續(xù)批量生產(chǎn)。氣敏半導(dǎo)體傳感器(1)由帶喇叭口的活節(jié)采樣桿(6)，氣電轉(zhuǎn)換腔(7)和薄膜活塞式采樣泵(10)構(gòu)成?；罟?jié)采樣桿(6)的喇叭口為直徑30毫米的半球面形，壁厚1.5毫米，可用工業(yè)橡膠制成，桿身為三節(jié)可伸縮迭合的金屬管，管徑為8毫米，壁厚0.2毫米，表面鍍鉻，展開全長(zhǎng)700毫米?；罟?jié)采樣桿(6)的另一端有螺紋，用固定螺帽(22)與氣電轉(zhuǎn)換腔(7)緊連，氣電轉(zhuǎn)換腔(7)的腔體(23)是一個(gè)用ABS塑料制成的直徑為30毫米的圓柱空心體，壁厚2毫米，上、下封底，上、下底各有一個(gè)聯(lián)接嘴，一個(gè)聯(lián)接嘴有螺紋，另一個(gè)聯(lián)接嘴無(wú)螺紋。腔體(23)中放置氣敏元件(19)，氣敏元件(19)選用QN－01型。氣敏元件(19)和腔體(23)的凸緣間用橡膠墊圈(20)密封。用直徑為4毫米的橡膠連接管(21)直接把氣電轉(zhuǎn)換腔(7)與薄膜活塞式采樣泵(10)相連。薄膜活塞式采樣泵(10)屬于已有技術(shù)的非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，其設(shè)計(jì)流量為1500毫升／分。由氣敏元件(19)、靈敏度調(diào)節(jié)電位器(8)、平衡微調(diào)電位器(18)，電阻R1、R2、R3構(gòu)成電橋電路；由三極管T1、T2，電阻R5，電容C1、C2構(gòu)成音頻振蕩電路。電橋電路和音頻振蕩電路組成控制電路(2)。將電阻R1、R2、R3、R4和R5，三極管T1、T2，電容C1、C2一起做成一只外形為8×19×19(毫米)，有12個(gè)引線足的全處理集成電路(9)。黃色發(fā)光二極管(13)、70Ω高阻喇叭(12)及pBD－250型微安電流表(15)構(gòu)成聲、光報(bào)警電路(3)。電路工作顯示電路(4)由電阻R4和紅色發(fā)光二極管(14)構(gòu)成。用2節(jié)1號(hào)干電池構(gòu)成電源電路(5)。當(dāng)合上工作電源開關(guān)K1(16)、采樣開關(guān)K2(17)時(shí)，紅色發(fā)光二極管(14)發(fā)光，表示電路投入工作。大流量的薄膜活塞式采樣泵(10)開始工作。被測(cè)可燃?xì)怏w經(jīng)活節(jié)采樣桿(6)的喇叭口，進(jìn)入氣電轉(zhuǎn)換腔(7)，吸附在氣敏元件(19)的表面上時(shí)，氣敏元件(19)阻值減小，電位升高，這一變化的電量經(jīng)靈敏度調(diào)節(jié)電位器(8)送入全處理集成電路(9)的②和(11)足，使電橋電路失去平衡，250微安電流表(15)將顯示可燃?xì)怏w的濃度大小。同時(shí)，在橋臂電阻R2上將有大于2.5伏的高電位輸出，供給音頻振蕩電路工作。在全處理集成電路(9)的⑤足有600－1500HZ音頻振蕩信號(hào)送至外接高阻喇叭(12)，音頻振蕩電路工作時(shí)直流通路經(jīng)全處理集成電路(9)的⑧足外接黃色發(fā)光二極管(13)到電源電路(5)的負(fù)極，此時(shí)黃色發(fā)光二極管(13)發(fā)光。可燃?xì)怏w愈濃，電橋愈不平衡，電流表(15)表頭偏轉(zhuǎn)越大，電阻R2的電位越高，則全處理集成電路(9)的⑤足輸出的音頻信號(hào)越大，喇叭(12)的聲音越響，黃色發(fā)光二極管(13)也越明亮。反之，當(dāng)可燃?xì)怏w濃度愈小時(shí)，電流表(15)表頭偏轉(zhuǎn)越小，喇叭(12)聲音越小，黃色發(fā)光二極管(13)越暗。通過(guò)聲、光，及電流表(15)表頭偏轉(zhuǎn)，就完成了可燃?xì)怏w的微量泄漏檢測(cè)。
權(quán)利要求
1.一種可燃?xì)怏w檢測(cè)器，具有外殼、氣敏半導(dǎo)體傳感器，聲、光報(bào)警電路，電路工作顯示電路，電源電路，其特征在于僅由電橋電路和音頻振蕩電路組成的控制電路構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求
1所述的檢測(cè)器，其特征在于電橋電路中除氣敏元件和電位器外的電阻、電路工作顯示電路中的電阻和音頻振蕩電路為一只全處理集成電路構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求
1或2所述的檢測(cè)器，其特征在于氣敏半導(dǎo)體傳感器由一端為喇叭口的活節(jié)采樣桿，活節(jié)采樣桿的另一端緊接放置氣敏元件的氣電轉(zhuǎn)換腔，氣電轉(zhuǎn)換腔連接著薄膜活塞式采樣泵構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求
3所述的檢測(cè)器，其特征在于由氣敏元件與腔體密封配合的氣電轉(zhuǎn)換腔構(gòu)成。
專利摘要
本實(shí)用新型是一種便攜式半導(dǎo)體器件原理型可燃?xì)怏w檢測(cè)器，主要由外殼，氣敏半導(dǎo)體傳感器，控制電路，聲、光報(bào)警電路，電路工作顯示電路和電源電路構(gòu)成。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，檢測(cè)靈敏度高，預(yù)熱時(shí)間短，響應(yīng)時(shí)間快，恢復(fù)時(shí)間短，使用方便，穩(wěn)定可靠，基本上不需維修。適用于天燃?xì)?、煤氣、化工、電子、通訊等行業(yè)的站場(chǎng)、車間設(shè)施、裝置和管道的可燃?xì)怏w微量泄漏的快速檢測(cè)。
文檔編號(hào)G08B7/00GK87205183SQ87205183
公開日1988年5月4日 申請(qǐng)日期1987年9月24日
發(fā)明者吳正良 申請(qǐng)人:四川石油管理局輸氣管理處導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan