矿用瓦斯气体检测报警仪的研究

摘要

煤炭是我国的主要能源，在国民经济中占据重要地位。近年来，我国煤矿安全事故频频发生，造成了惨重的人员伤亡和巨大的经济损失，在这些事故中，瓦斯爆炸占了大多数。瓦斯广泛存在于地质煤层中，避免此类事故发生的关键是要求我们能够实时准确的检测矿井中瓦斯浓度。然而目前的瓦斯检测设备由于体积大、成本高、需要经常校准，给我们煤矿生产中检测瓦斯气体浓度带来一定的麻烦。因此急需研制体积小、结构简单、成本低、灵敏度高且较容易操作、使用寿命较长的矿用瓦斯气体检测报警仪，提高煤矿安全监测能力。
　　本文针对煤矿井下生产中瓦斯浓度检测存在的问题，设计了一种便携式矿用瓦斯气体检测报警仪。该仪器以催化燃烧式传感器即黑白原件为检测元件，采用红外遥控技术对仪器进行标定和报警点设置，可以实时准确的检测出井下瓦斯气体的浓度。当井下瓦斯浓度超过预先设定的报警值时，则以声光方式进行报警，让井下工作人员做好安全防护措施，避免事故发生。本课题主要进行了以下几个方面的研究:(1)瓦斯气体检测报警仪的硬件电路设计。(2)瓦斯气体检测报警仪的软件设计。(3)瓦斯气体检测报警仪的性能测试。(4)瓦斯气体检测报警仪的标定及主要技术指标。
　　对矿用瓦斯气体检测报警仪进行各项实验调试，实验结果表明:该检测报警仪的灵敏度以及测量精度较之前的设备有所提高，并且具有操作方便、实时检测和数据处理能力较强、稳定性较高、防爆性能较好、响应速度较快等特点。实现了井下瓦斯检测的数字化，并且报警仪在关键的部分采取了防水防尘措施，因此能够推广应用在工作环境比较恶劣的井下。

目录

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 本课题研究意义

1．1．2 国内外研究现状

1．1．3 煤矿瓦斯气体检测技术概述

1．2 论文主要研究内容及结构安排

1．2．1 主要研究内容

1．2．2 论文结构安排

2 瓦斯气体检测报警仪的工作原理

2．1 传感器结构

2．2 传感器工作原理

2．3 影响传感器工作的因素

2．4 本章小结

3 瓦斯气体检测报警仪的硬件设计

3．1 系统硬件电路设计原理框图

3．2 传感器的选型

3．2．1 MJC4／3．0L型传感器技术指标

3．2．2 MJC4／3．0L的基本测试电路

3．2．3 MJC4／3．0L型传感器的特点

3．3 单片机的选择

3．4 信号放大电路设计

3．4．1 放大器LM358参数及引脚说明

3．4．2 由LM358构成的放大电路

3．5 显示电路

3．6 传感头及检测电桥电路

3．7 声光报警电路

3．8 遥控器发射电路

3．9 遥控红外接收电路

3．10 供电电源电路

3．11 系统的PCB图设计

3．12 本章小结

4 瓦斯气体检测报警仪的软件设计

4．1 ATmega16开发环境介绍

4．2 程序初始化

4．3 主程序设计

4．4 程序的标定

4．5 浓度显示的软件设计

4．6 蜂鸣器的软件设计

4．7 遥控接收的软件设计

4．8 数码管显示程序设计

4．9 本章小结

5 瓦斯气体检测报警仪的性能测试

5．1 零点漂移测试

5．2 工作稳定性测试

5．2．1 标准值与实际显示值对比的试验

5．2．2 重复性试验

5．3 报警功能测试

6 瓦斯气体检测报警仪的标定及主要技术指标

6．1 仪器的标定

6．2 仪器的主要技术参数

6．3 结构安装和操作

6．4 仪器的校正方法

6．5 典型故障处理

7 总结与展望

7．1 全文工作总结

7．2 课题的创新点

7．3 展望

参考文献

附录A 瓦斯气体检测报警仪电路图

致谢

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