專(zhuān)利名稱(chēng)：嵌入式控制并能動(dòng)態(tài)配氣的油氣濃度檢測(cè)報(bào)警器檢定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于油氣濃度檢測(cè)報(bào)警器檢定技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種油蒸汽及可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)報(bào)警器的檢定裝置，具體涉及一種嵌入式控制并能動(dòng)態(tài)配氣的油氣濃度檢測(cè)報(bào)警器檢定裝置。
背景技術(shù)：
油庫(kù)、加油加氣站、煤礦等場(chǎng)所，由于不可避免的蒸發(fā)、泄露等原因，是產(chǎn)生燃燒、爆炸等事故的危險(xiǎn)場(chǎng)所。因此，這些場(chǎng)所大量采用便攜式或在線式可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器指示環(huán)境中的可燃?xì)怏w濃度是否處于安全界限。由于各類(lèi)可燃?xì)怏w或油氣濃度檢測(cè)報(bào)警器都存在著基準(zhǔn)漂移和傳感器老化現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)報(bào)警器靈敏度降低、檢測(cè)性能下降、檢測(cè)數(shù)據(jù)偏差，甚至報(bào)警失靈等故障，使得上述場(chǎng)所的安全保障面臨技術(shù)失效的危險(xiǎn)邊緣。《可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器檢定規(guī)程》(JJG693-2011)要求各種可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器必須進(jìn)行首次、后續(xù)和使用中的檢定。目前所使用的檢定裝置存在檢定結(jié)果準(zhǔn)確度和檢定效率不夠高，檢定和標(biāo)定的用氣成本高，檢定過(guò)程復(fù)雜，體積龐大、攜帶不方便，并且不能在線動(dòng)態(tài)配氣，使得檢定和標(biāo)定工作難以開(kāi)展。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種嵌入式控制并能動(dòng)態(tài)配氣的油氣濃度檢測(cè)報(bào)警器檢定裝置，便于攜帶，檢定過(guò)程簡(jiǎn)單，具有較高的檢定結(jié)果準(zhǔn)確度和檢定效率，并能在線動(dòng)態(tài)配氣，降低檢定和標(biāo)定的用氣成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種嵌入式控制并能動(dòng)態(tài)配氣的油氣濃度檢測(cè)報(bào)警器檢定裝置，包括空氣壓縮機(jī)和氣瓶，空氣壓縮機(jī)與氣體質(zhì)量流量計(jì)相連接，氣體質(zhì)量流量計(jì)分別與A/D轉(zhuǎn)換器和混氣室相連接，氣瓶與氣體質(zhì)量流量控制器相連接，氣體質(zhì)量流量控制器分別與D/A轉(zhuǎn)換器和混氣室相連接，A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器分別與嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連接，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還與液晶顯示器及觸摸屏相連接，混氣室與稀釋氣體氣嘴相連接。本實(shí)用新型油氣濃度檢測(cè)報(bào)警器檢定裝置采用嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為核心處理器，配制的標(biāo)準(zhǔn)氣體準(zhǔn)確、可靠，提高了檢定結(jié)果的準(zhǔn)確度和檢定效率；易于量值傳遞和溯源，穩(wěn)定性、重復(fù)性及線性較佳；滿足《可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器檢定規(guī)程》(JJG693-2011)的要求，解決了目前油氣檢測(cè)報(bào)警器檢定不方便、不及時(shí)、不經(jīng)常的難題。采用800X600像素的液晶顯示及觸摸屏，不需人工計(jì)算，只需通過(guò)觸摸屏簡(jiǎn)單輸入便可完成配氣工作，操作簡(jiǎn)單快捷，使用方便。滿足可燃?xì)饧坝蜌鈾z測(cè)報(bào)警器的檢定要求，對(duì)保證油庫(kù)、煤礦等安全，避免人員窒息中毒事故的發(fā)生具有重要作用。

圖1是本實(shí)用新型油氣濃度檢測(cè)報(bào)警器檢定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。[0007]圖2是本實(shí)用新型油氣濃度檢測(cè)報(bào)警器檢定裝置中氣體溫度平衡器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是圖2的左視圖。圖中1.嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，2.蜂鳴器，3.A/ D轉(zhuǎn)換器，4.稀釋氣體氣嘴，5.清洗氣嘴，6. D/A轉(zhuǎn)換器，7.混氣室，8.氣體質(zhì)量流量控制器，9.氣體質(zhì)量流量計(jì)，10.第一單向閥，11.通斷閥，12.流量調(diào)節(jié)閥，13.三通接頭，14.第一干燥過(guò)濾器，15.第一自閉式快速接頭，16.空氣壓縮機(jī)，17.氣瓶，18.高壓表，19.減壓閥，20.低壓表，21.第二自閉式快速接頭，22.第二干燥過(guò)濾器，23.氣體溫度平衡器，24.電源，25.第二單向閥，26.液晶顯示器及觸摸屏，27.散熱管座，28.燃?xì)鈿夤埽?9.空氣氣管。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)用新型提供了一種結(jié)構(gòu)如圖1所示的采用嵌入式控制并能動(dòng)態(tài)配氣的油氣濃度檢測(cè)報(bào)警器檢定裝置，用于檢定和標(biāo)定油氣濃度檢測(cè)報(bào)警器。該檢定裝置包括氣瓶17和空氣壓縮機(jī)16，氣瓶17通過(guò)管道與氣體溫度平衡器23相連接，該管道上、沿從氣瓶17到氣體溫度平衡器23的方向依次設(shè)有高壓表18、減壓閥19、低壓表20、第二自閉式快速接頭21和第二干燥過(guò)濾器22 ;空氣壓縮機(jī)16通過(guò)管路與氣體溫度平衡器23相連接，該管路上、沿從空氣壓縮機(jī)16到氣體溫度平衡器23的方向依次設(shè)有第一自閉式快速接頭15、第一干燥過(guò)濾器14和三通接頭13 ;三通接頭13還通過(guò)管線與清洗氣嘴5相連接，該管線上、沿從三通接頭13到清洗氣嘴5的方向依次設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥12和通斷閥11，通斷閥11為按鈕式通斷閥。氣體溫度平衡器23通過(guò)第一單向閥10與氣體質(zhì)量流量計(jì)9相連接，氣體溫度平衡器23通過(guò)第二單向閥25與氣體質(zhì)量流量控制器8相連接；氣體質(zhì)量流量計(jì)9和氣體質(zhì)量流量控制器8分別與混氣室7相連接，混氣室7與稀釋氣體氣嘴4相連接；氣體質(zhì)量流量控制器8與D/A轉(zhuǎn)換器6相連接，氣體質(zhì)量流量計(jì)9與A/D轉(zhuǎn)換器3相連接；D/A轉(zhuǎn)換器6和A/D轉(zhuǎn)換器3分別與嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)I相連接；嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1、氣體質(zhì)量流量控制器8和氣體質(zhì)量流量計(jì)9分別與電源24相連接；嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)I還分別與蜂鳴器2和液晶顯示器及觸摸屏26相連接。氣體溫度平衡器23如圖2和圖3所示，包括圓柱形的散熱管座27，散熱管座27外表面纏繞有燃?xì)鈿夤?8和空氣氣管29，燃?xì)鈿夤?8和空氣氣管29均為銅管，燃?xì)鈿夤?8和空氣氣管29并排螺旋纏繞于散熱管座27表面。散熱管座27是燃?xì)鈿夤?8和空氣氣管29的固定基座，采用一定長(zhǎng)度的空心鋁管制成。燃?xì)鈿夤?8和空氣氣管29纏繞于散熱管座27外表面部分形成一個(gè)圓柱體，該圓柱體的外表面纏繞有背膠鋁箔，以增加導(dǎo)熱面積，并實(shí)現(xiàn)緊固。通過(guò)局部錫焊將燃?xì)鈿夤?8和空氣氣管29分別與散熱管座27緊固在一起，并增加導(dǎo)熱面積。燃?xì)鈿夤?8的兩端分別與第二干燥過(guò)濾器22和第二單向閥25相連接；空氣氣管29的兩端分別與第一干燥過(guò)濾器14和第一單向閥10相連接。第一干燥過(guò)濾器14和第二干燥過(guò)濾器22采用相同的干燥過(guò)濾器，用于濾除甲烷氣體和空氣中的水蒸氣，其底部接口可釋放過(guò)濾出來(lái)的液態(tài)水。第一單向閥10和第二單向閥25采用相同的單向閥，只允許氣體從氣體溫度平衡器23進(jìn)入氣體質(zhì)量流量控制器8和氣體質(zhì)量流量計(jì)9，而不允許氣體從氣體質(zhì)量流量控制器8和氣體質(zhì)量流量計(jì)9回流到氣體溫度平衡器23中。氣體溫度平衡器23使經(jīng)過(guò)干燥過(guò)濾器的甲烷氣體和空氣處于平衡的溫度條件下，以此減小后續(xù)氣體質(zhì)量、流量的測(cè)算與控制引起的誤差。第一自閉式快速接頭15和第二自閉式快速接頭21的結(jié)構(gòu)相同，用于實(shí)現(xiàn)接頭的快速連接和分離，具有良好的密封性和互換性。嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)I內(nèi)部存儲(chǔ)了《可燃?xì)怏w檢測(cè)報(bào)警器檢定規(guī)程》(JJG693-2011)中的所有燃?xì)鈿怏w數(shù)據(jù)，可采用不同種類(lèi)的燃?xì)鈱?duì)不同類(lèi)型的燃?xì)鈧鞲衅鬟M(jìn)行交叉標(biāo)定和檢定。嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)I設(shè)計(jì)有計(jì)時(shí)器程序，可實(shí)現(xiàn)精度不低于O. 02秒的響應(yīng)計(jì)時(shí)。液晶顯示及觸摸屏26用于輸入通道關(guān)閉、開(kāi)啟、清洗、檢定啟動(dòng)、檢定停止等各種控制命令，也可調(diào)整配比值、配氣流量、配比單位，分別顯示燃?xì)夂涂諝獾膶?shí)時(shí)流量值、歷史流量曲線，以及顯示當(dāng)前稀釋氣體的輸出流量值。電源24為嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)I提供3. 3V電壓，同時(shí)還分別為氣體質(zhì)量流量控制器8和氣體質(zhì)量流量計(jì)9提供12V電壓。氣瓶17能夠保障高濃度可燃性氣體的安全運(yùn)輸與存儲(chǔ)，提供可調(diào)的氣體壓強(qiáng)和流量輸出，高壓表18用于指示當(dāng)前氣瓶17內(nèi)可燃?xì)怏w的氣壓值，減壓閥19用于調(diào)節(jié)氣瓶17中可燃?xì)怏w的輸出流量和壓強(qiáng)大小，低壓表20用于指示減壓閥19目前出口處可燃?xì)怏w的壓力值。用本實(shí)用新型裝置檢定油氣濃度檢測(cè)報(bào)警器時(shí)，先接通第一自閉式快速接頭15和第二自閉式快速接頭21，此時(shí)通斷閥11處于斷開(kāi)狀態(tài)；然后打開(kāi)充滿可燃?xì)怏w的氣瓶17(可燃?xì)怏w一般為高濃度甲烷氣體，也可選擇其它類(lèi)型的氣體)的瓶閥和減壓閥19，根據(jù)高壓表18和低壓表20的示數(shù)調(diào)節(jié)氣瓶17輸出燃?xì)獾膲毫Γ豢扇細(xì)怏w依次通過(guò)高壓表18、減壓閥19、低壓表20和第二自閉式快速接頭21進(jìn)入第二干燥器22，經(jīng)第二干燥器22濾除水分和雜質(zhì)后進(jìn)入氣體溫度平衡器23的燃?xì)鈿夤?8，再經(jīng)過(guò)第二單向閥25流入氣體質(zhì)量流量控制器8。開(kāi)啟氣瓶17的同時(shí)啟動(dòng)空氣壓縮機(jī)16，空氣壓縮機(jī)16產(chǎn)生的純凈空氣通過(guò)第一自閉式快速接頭15進(jìn)入第一干燥過(guò)濾器14，經(jīng)第一干燥過(guò)濾器14濾除氣體中的水分和雜質(zhì)后依次流過(guò)氣體溫度平衡器23中的空氣氣管29和第一單向閥10到達(dá)氣體質(zhì)量流量計(jì)9，并進(jìn)入混氣室7 ;在兩種氣體流動(dòng)過(guò)程中，可能存在溫度差異的空氣和可燃?xì)怏w在同時(shí)經(jīng)過(guò)氣體溫度平衡器23時(shí)會(huì)發(fā)生熱交換，使得從氣體溫度平衡器23流出的空氣和可燃?xì)怏w的溫度相同?？諝饬鹘?jīng)氣體質(zhì)量流量計(jì)9時(shí)產(chǎn)生的流量模擬電壓信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器3轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)后輸入嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1，輸入嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)I的數(shù)字信號(hào)在嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)I內(nèi)部由程序、用戶設(shè)定的氣體濃度配比參數(shù)等各種數(shù)據(jù)所實(shí)現(xiàn)的算法處理后，轉(zhuǎn)換成決定可燃?xì)怏w流量大小值的處理后的數(shù)字信號(hào)，該處理后的數(shù)字信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器6轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)后，用來(lái)控制氣體質(zhì)量流量控制器8輸入混氣室7的可燃?xì)怏w的流量。進(jìn)入混氣室7的可燃?xì)怏w與進(jìn)入混氣室7的空氣進(jìn)行充分混合，形成符合要求特定比例的稀釋燃?xì)?，該稀釋燃?xì)饨?jīng)由稀釋氣體氣嘴4輸出，可被采集入采樣袋或直接通入油氣濃度檢測(cè)報(bào)警器的傳感器接口，開(kāi)展后續(xù)的測(cè)量和檢定工作。需要改變混氣室7中形成的稀釋燃?xì)獾臐舛葧r(shí)，只須操作液晶顯示器及觸摸屏26的程序界面，修改可燃?xì)怏w和空氣的配比值大小，送入氣體質(zhì)量流量控制器8的模擬信號(hào)就可在4秒內(nèi)按照更改后的配比值調(diào)整進(jìn)入混氣室7的燃?xì)饬髁?，?shí)現(xiàn)任意燃?xì)鉂舛鹊呐浔日{(diào)整。需要清洗油氣濃度檢測(cè)報(bào)警器傳感器時(shí)，按下通斷閥11，使其導(dǎo)通，經(jīng)第一干燥過(guò)濾器14過(guò)濾和去除雜質(zhì)的空氣就會(huì)沿著三通接頭13的旁路分支到達(dá)流量調(diào)節(jié)閥12，并經(jīng)過(guò)通斷閥11從清洗氣嘴5噴出，噴入油氣濃度檢測(cè)報(bào)警器傳感器，實(shí)現(xiàn)油氣濃度檢測(cè)報(bào)警器檢定過(guò)程中的清洗操作。清洗過(guò)程中可通過(guò)流量調(diào)節(jié)閥12將清洗氣嘴5噴出氣體的流量調(diào)整成用戶期望的氣體流量。若通斷閥11未導(dǎo)通，則清洗氣路是關(guān)閉的，不會(huì)有氣體從清洗氣嘴5輸出。此外，本實(shí)用新型采用嵌入式系統(tǒng)控制并能動(dòng)態(tài)配氣的油氣濃度檢測(cè)報(bào)警器檢定裝置，其配制出各種濃度比的標(biāo)準(zhǔn)氣體除現(xiàn)場(chǎng)直接使用外，還可以充入鋼瓶或氣袋到異地使用。本檢定裝置工作過(guò)程中，當(dāng)液晶顯示器及觸摸屏26上有動(dòng)作響應(yīng)時(shí)，蜂鳴器2發(fā)出聲音，起提示作用。本實(shí)用新型油氣濃度報(bào)警器檢定裝置采用先進(jìn)的嵌入式系統(tǒng)、高性能的氣體質(zhì)量流量控制器和高精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換單元，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)處理和操作過(guò)程的自動(dòng)控制。其配氣原理為質(zhì)量流量混合法，通過(guò)準(zhǔn)確的設(shè)置，便可配置出多種含量的各種標(biāo)準(zhǔn)氣體，為了提高數(shù)據(jù)的精度，采用隔離放大和各種抗干擾技術(shù)，使該設(shè)備在動(dòng)態(tài)配置可燃性氣體的工作中盡現(xiàn)其準(zhǔn)確、可靠、安全等卓越的特性。
權(quán)利要求1.一種嵌入式控制并能動(dòng)態(tài)配氣的油氣濃度檢測(cè)報(bào)警器檢定裝置，其特征在于，包括空氣壓縮機(jī)(16)和氣瓶(17)，空氣壓縮機(jī)(16)與氣體質(zhì)量流量計(jì)(9)相連接，氣體質(zhì)量流量計(jì)(9 )分別與A/D轉(zhuǎn)換器(3 )和混氣室(7 )相連接，氣瓶(17 )與氣體質(zhì)量流量控制器(8 ) 相連接，質(zhì)量流量控制器(8)分別與D/A轉(zhuǎn)換器(6)和混氣室(7)相連接，A/D轉(zhuǎn)換器(3)和 D/A轉(zhuǎn)換器(6)分別與嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(I)相連接，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(I)還與液晶顯示器及觸摸屏(26 )相連接，混氣室(7 )與稀釋氣體氣嘴(4 )相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的嵌入式控制并能動(dòng)態(tài)配氣的油氣濃度檢測(cè)報(bào)警器檢定裝置， 其特征在于，所述的氣瓶(17)和空氣壓縮機(jī)(16)通過(guò)氣體溫度平衡器(23)分別與氣體質(zhì)量流量控制器(8)和氣體質(zhì)量流量計(jì)(9)相連接；氣體溫度平衡器(23)與氣體質(zhì)量流量控制器(8)之間的管道上設(shè)有第二單向閥(25)，氣體溫度平衡器(23)與氣體質(zhì)量流量計(jì)(9) 之間的管路上設(shè)有第一單向閥(10)，該兩個(gè)單向閥用于防止氣體回流至氣體溫度平衡器(23)。
3.如權(quán)利要求2所述的嵌入式控制并能動(dòng)態(tài)配氣的油氣濃度檢測(cè)報(bào)警器檢定裝置， 其特征在于，所述的氣體溫度平衡器(23)包括導(dǎo)熱性好的材料制成的散熱管座(27)，散熱管座(27)的外表面并排纏繞有燃?xì)鈿夤?28)和空氣氣管(29);燃?xì)鈿夤?28)和空氣氣管 (29)共同纏繞于散熱管座(27)外表面的部分形成圓柱體，該圓柱體表面纏繞有背膠鋁箔， 燃?xì)鈿夤?28)的兩端分別與空氣壓縮機(jī)(16)和第一單向閥(10)相連接，空氣氣管(29)的兩端分別與氣瓶(17 )和第二單向閥(25 )相連接。
4.如權(quán)利要求3所述的嵌入式控制并能動(dòng)態(tài)配氣的油氣濃度檢測(cè)報(bào)警器檢定裝置，其特征在于，所述的燃?xì)鈿夤?28)與空氣壓縮機(jī)(16)之間的管路上、沿從空氣壓縮機(jī)(16)到燃?xì)鈿夤?28)的方向依次設(shè)有第一自閉式快速接頭(15)和第一干燥過(guò)濾器(14)。
5.如權(quán)利要求4所述的嵌入式控制并能動(dòng)態(tài)配氣的油氣濃度檢測(cè)報(bào)警器檢定裝置，其特征在于，所述第一干燥過(guò)濾器(14)與燃?xì)鈿夤?28)之間的管路上還連接有清洗管路，該清洗管路的末端為清洗氣嘴(5)，該清洗管路上、沿朝向清洗氣嘴(5)的方向依次設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥(12)和通斷閥(11)。
6.如權(quán)利要求3所述的嵌入式控制并能動(dòng)態(tài)配氣的油氣濃度檢測(cè)報(bào)警器檢定裝置，其特征在于，所述第二氣道(29)與氣瓶(17)之間的管路上、沿從氣瓶(17)到第二氣道(29) 的方向依次設(shè)有減壓閥(19)、第二自閉式快速接頭(21)和第二干燥過(guò)濾器(22)。
7.如權(quán)利要求3所述的嵌入式控制并能動(dòng)態(tài)配氣的油氣濃度檢測(cè)報(bào)警器檢定裝置，其特征在于，所述的散熱管座(27)采用鋁管制成。
8.如權(quán)利要求1所述的嵌入式控制并能動(dòng)態(tài)配氣的油氣濃度檢測(cè)報(bào)警器檢定裝置，其特征在于，所述的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(I)、氣體質(zhì)量流量控制器(8)和氣體質(zhì)量流量計(jì)(9) 分別與電源(24)相連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型提供了一種嵌入式控制并能動(dòng)態(tài)配氣的油氣濃度檢測(cè)報(bào)警器檢定裝置，包括空氣壓縮機(jī)和氣瓶，空氣壓縮機(jī)與氣體質(zhì)量流量計(jì)相連接，氣體質(zhì)量流量計(jì)分別與A/D轉(zhuǎn)換器和混氣室相連接，氣瓶與氣體質(zhì)量流量控制器相連接，質(zhì)量流量控制器分別與D/A轉(zhuǎn)換器和混氣室相連接，A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器分別與嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相連接，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還與液晶顯示器及觸摸屏相連接，混氣室與稀釋氣體氣嘴相連接。本檢定裝置能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)處理和操作過(guò)程的自動(dòng)控制，采用質(zhì)量流量混合法，通過(guò)準(zhǔn)確的設(shè)置，可配置出各種不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)氣體，在動(dòng)態(tài)配置可燃性氣體的工作中盡現(xiàn)其準(zhǔn)確、可靠、安全等卓越的特性。
文檔編號(hào)G08B29/00GK202837281SQ201220547349
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者梁西銀, 尚天敏, 孔永勝, 張怡賢, 聶世全 申請(qǐng)人:西北師范大學(xué)