CN204228687U - 一种气体分析传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种气体分析传感器，包括：壳体；设置于所述壳体内，容纳混合气体的气室；设置于所述壳体内的压力检测接口；安装于所述压力检测接口上，对所述气室内的气体的压力进行检测的压力检测元件；设置于所述壳体内，与所述压力检测元件相连，获取压力检测元件检测的压力值，在所述压力检测元件检测的压力值大于阈值时，断开气体分析传感器的工作电源的单片机。本实用新型实施例提供的气体分析传感器实现了对气体压力的检测，并且提供了在气体压力上升到一定程度时，对热导式气体传感器进行保护的机制。

Description

一种气体分析传感器

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，更具体地说，涉及一种气体分析传感器。

背景技术

气体分析传感器是主要用于对气体进行分析的装置，气体分析传感器主要采用热导方式进行工作，此类气体分析传感器称为热导式气体传感器；热导式气体传感器可通过加热进入热导式气体传感器中的混合气体，从而检测出混合气体中的某种气体及其含量，将与气体种类和含量有关的信息转换成电信号，从而为后续的检测、监控、分析和报警提供依据；如采用热导式气体传感器对氢气的含量进行检测，可为进一步分析钢水中的氢含量提供关键依据。

本实用新型的发明人研究发现：目前热导式气体传感器虽然可通过加热进入热导式气体传感器中的混合气体，检测出混合气体中某种气体的含量；然而在加热混合气体的过程中，将导致热导式气体传感器内的气体压力处于上升状态，若气体压力上升到一定程度，将对热导式气体传感器造成损坏；而目前现有的热导式气体传感器并没有气体压力检测的功能，并没有气体压力上升到一定程度对热导式气体传感器进行保护的机制。

可见，提供一种气体分析传感器，以对气体压力进行检测，并且提供在气体压力上升到一定程度时，对热导式气体传感器进行保护的机制，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种气体分析传感器，以对气体压力进行检测并且提供在气体压力上升到一定程度时，对热导式气体传感器进行保护的机制。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供如下技术方案：

一种气体分析传感器，包括：

壳体；

设置于所述壳体内，容纳混合气体的气室；

设置于所述壳体内的压力检测接口；

安装于所述压力检测接口上，对所述气室内的气体的压力进行检测的压力检测元件；

设置于所述壳体内，与所述压力检测元件相连，获取压力检测元件检测的压力值，在所述压力检测元件检测的压力值大于阈值时，断开气体分析传感器的工作电源的单片机。

其中，所述气体分析传感器还包括：

设置于所述壳体内，对进入气室的混合气体的流速进行调节的流量调节接口。

其中，所述气体分析传感器还包括：

设置于所述壳体内，对气室内容纳的混合气体进行加热的加热器件。

其中，所述加热器件包括：

缠绕在所述气室的铝制的基座上的加热丝。

其中，所述气体分析传感器还包括：

设置于所述壳体内，对所述混合气体中的设定气体含量进行检测的热导检测元件；

设置于所述壳体内，与所述单片机相连，对所述气室的温度进行检测，并将检测的温度传递至所述单片机的温度传感器。

其中，所述气体分析传感器还包括：

设置于所述壳体内，用于安装所述热导检测元件和所述温度传感器的第一PCB电路板。

其中，所述气体分析传感器还包括：

设置于所述壳体内，分别与所述单片机和所述加热器件相连，在所述单片机的控制下，控制所述加热器件的工作，以使所述气室的温度维持在设定温度范围的温控电路；

设置于所述壳体内，分别与所述热导检测元件，所述压力检测元件和所述单片机相连，将所述热导检测元件检测的表示设定气体含量的电压信号进行放大滤波，转换成设定的信号输入所述单片机，及将所述压力检测元件检测的表示气体的压力的电压信号进行放大滤波，转换成设定的信号，输入所述单片机的信号采集电路；

设置于所述壳体内，与所述单片机相连，将单片机输出的信号进行输出的信号输出电路。

其中，所述气体分析传感器还包括：

设置于所述壳体内，用于安装所述单片机，所述温控电路，所述信号采集电路，和所述信号输出电路的第二PCB电路板。

其中，所述气体分析传感器还包括：

与所述信号输出电路相连的信号接口。

其中，所述信号接口上设置有防水接头。

基于上述技术方案，本实用新型实施例提供的气体分析传感器包括壳体；设置于壳体内，容纳混合气体的气室；设置于壳体内的压力检测接口；安装于所述压力检测接口上，对所述气室内的气体的压力进行检测的压力检测元件；设置于壳体内，与所述压力检测元件相连，获取压力检测元件检测的压力值，在所述压力检测元件检测的压力值大于阈值时，断开气体分析传感器的工作电源的单片机。本实用新型实施例提供的气体分析传感器，通过设置压力检测元件可实现对气室内的气体的压力的检测，同时单片机可在气室内的气体的压力值大于阈值时，断开气体分析传感器的工作电源，提供了在气体压力上升到一定程度时，对热导式气体传感器进行保护的机制。本实用新型实施例提供的气体分析传感器实现了对气体压力的检测，并且提供了在气体压力上升到一定程度时，对热导式气体传感器进行保护的机制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的气体分析传感器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的气体分析传感器的另一结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的气体分析传感器的再一结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的气体分析传感器的又一结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的气体分析传感器的又另一结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1为本实用新型实施例提供的气体分析传感器的结构示意图，参照图1，该气体分析传感器可以包括：壳体1，气室2，压力检测接口3，压力检测元件4和单片机5；

其中，壳体1可以容纳气体分析传感器的元器件；可选的，壳体1可采用不锈钢材质，不锈钢材质隔热效果好，且能够有效的屏蔽现场的电磁干扰；

气室2设置于壳体1内，可容纳待检测的混合气体；

压力检测接口3设置于壳体1内，靠近气室2的位置，可用于安装压力检测元件4；

压力检测元件4安装于压力检测接口3上，可对气室2内的气体的压力进行检测；

单片机5为气体分析传感器内的数据处理核心，单片机5可与压力检测元件4相连，可获取压力检测元件4检测的压力值，在压力检测元件4检测的压力值大于阈值时，断开气体分析传感器的工作电源，以使气体分析传感器不受损坏；阈值可以为气体分析传感器的极限检测压力值。

本实用新型实施例提供的气体分析传感器包括壳体；设置于壳体内，容纳混合气体的气室；设置于壳体内的压力检测接口；安装于所述压力检测接口上，对所述气室内的气体的压力进行检测的压力检测元件；设置于壳体内，与所述压力检测元件相连，获取压力检测元件检测的压力值，在所述压力检测元件检测的压力值大于阈值时，断开气体分析传感器的工作电源的单片机。本实用新型实施例提供的气体分析传感器，通过设置压力检测元件可实现对气室内的气体的压力的检测，同时单片机可在气室内的气体的压力值大于阈值时，断开气体分析传感器的工作电源，提供了在气体压力上升到一定程度时，对热导式气体传感器进行保护的机制。本实用新型实施例提供的气体分析传感器实现了对气体压力的检测，并且提供了在气体压力上升到一定程度时，对热导式气体传感器进行保护的机制。

可选的，本实用新型实施例还可对进入气室的混合气体的流速进行控制，从而使得混合气体中某一气体的含量检测更为准确。对应的，图2示出了本实用新型实施例提供的气体分析传感器的另一结构示意图，结合图1和图2所示，气体分析传感器还可以包括：流量调节接口6；

流量调节接口6设置于壳体1内，靠近气室2的进气口的位置；混合气体由流量调节接口6进入气室2，从而使得流量调节接口6可对进入气室的混合气体的流速进行调节，以提升混合气体中某一气体的含量检测的准确性。

可选的，本实用新型实施例提供的单片机5还可以作为气体分析传感器的温控核心；对应的，图3示出了本实用新型实施例提供的气体分析传感器的再一结构示意图，结合图2和图3所示，气体分析传感器还可以包括：加热器件7，热导检测元件8，温度传感器9，温控电路10，信号采集电路11和信号输出电路12；

可选的，加热器件7设置于壳体1内，可对气室2内容纳的混合气体进行加热；可选的，加热器件7可以为缠绕在气室2的铝制的基座上的加热丝，显然，加热器件7也可以为其他的具有加热功能的器件；

热导检测元件8设置于壳体1内，可对混合气体中的设定气体含量进行检测；

温度传感器9设置于壳体1内，可与单片机5相连，温度传感器9可对气室2的温度进行检测，并将检测的温度传递至单片机5；

温控电路10设置于壳体1内，可分别与单片机5和加热器件7相连，温控电路10可在单片机5的控制下，控制加热器件7的工作状态，从而使得气室2的温度维持在设定温度范围，以保持气室2内的气体的恒温加热；可选的，设定温度范围可以为35℃(摄氏度)至50℃，显然也可以是其他数值的温度，具体视实际应用情况而定；

信号采集电路11设置于壳体1内，可分别与热导检测元件8，压力检测元件4和单片机5相接，信号采集电路11可将热导检测元件8检测的表示设定气体含量的电压信号进行放大滤波，转换成设定的信号输入单片机5，并且也可将压力检测元件4检测的表示气体的压力的电压信号进行放大滤波，转换成设定的信号输入单片机5；

可选的，压力检测元件4所检测的表示气体压力的信号，可通过信号采集电路11处理后，由信号采集电路11将处理后的信号传递至单片机5，从而由单片机5在压力检测元件4检测的压力大于阈值时，断开气体分析传感器的工作电源。热导检测元件8所检测的表示设定气体含量的信号，也可通过信号采集电路11处理后，由信号采集电路11将处理后的信号传递至单片机5，以便对设定气体含量进行分析。显然，温度传感器9所检测的表示气室的温度的信号，也可通过信号采集电路11处理后，由信号采集电路11将处理后的信号传递至单片机5，以使得单片机5根据温度传感器9所检测的气室的温度，控制温控电路10控制加热器件7的工作，使得气室2的温度维持恒温。

信号输出电路12设置于壳体1内，可与单片机5相连，将单片机5输出的信号进行输出；可选的，信号输出电路12可选用电压、电流、RS232/485等多种方式进行信号输出。

值得注意的是，图3所示气体分析传感器中加热器件7；热导检测元件8和温度传感器9；温控电路10，信号采集电路11和信号输出电路12；这三个组合可选取任意至少一个组合与图1所示气体分析传感器中的器件相组合使用。

可选的，本实用新型实施例还可设置PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)电路板以安装单片机等器件；对应的，图4示出了本实用新型实施例提供的气体分析传感器的又一结构示意图，结合图3和图4所示，气体分析传感器还可以包括：第一PCB电路板13和第二PCB电路板14；

可选的，第一PCB电路板13可设置于壳体1内，可用于安装热导检测元件8和温度传感器9；

第二PCB电路板14可设置于壳体1内，可用于安装单片机5，温控电路10，信号采集电路11和信号输出电路12。

可选的，本实用新型实施例还可提供气体分析传感器与外部设备进行数据交互的信号接口，图5示出了本实用新型实施例提供的气体分析传感器的又另一结构示意图，结合图4和图5所示，气体分析传感器还可以包括：信号接口15；信号接口15可与信号输出电路12相接，可将信号输出电路12所输出的单片机输出的信号，输出至外部设备。同时，信号接口15可作为信号进出气体分析传感器的接口。

可选的，信号接口15可以设置防水接头，避免现场灰尘的进入。

本实用新型实施例提供的气体分析传感器可实现对气体压力的检测，提供在气体压力上升到一定程度时，对热导式气体传感器进行保护的机制；同时，气体分析传感器还具有对进入气室的气体的流量进行调节，对气室内的气体进行恒温加热调节等功能。

本实用新型实施例提供的气体分析传感器的工作流程可以如下：

接通电源，启动传感器；

单片机控制温控电路工作，加热器件进入加热状态，当温度传感器感应气室的温度上升至设定温度时，单片机通过温控电路控制加热器件，使气室保持温度恒定；

当气室温度达到要求后，单片机控制热导检测元件进入工作状态，热导检测元件对混合气体中的设定气体(如氢气)含量进行检测，信号采集电路采集热导检测元件所检测的信号，输出至单片机；

单片机通过信号输出电路和信号接口将所检测的信号进行输出。

同时，在工作过程中，单片机可获取压力检测元件检测到的气室内的气体的压力，在检测的压力值大于阈值时，单片机可断开气体分析传感器的工作电源，以对气体分析传感器进行保护。

下面示出了一些本实用新型实施例提供的气体分析传感器的一些技术参数可进行参照：

技术指标

测量范围	0-100Vol％
		正常压力下测量精度	相对测量误差＜1％
气体流量	20-80l/h
		允许的最大气体压力	5bar
允许的最大气体温度	85℃
		响应时间	50ms

机械设计参数

尺寸	圆柱形，结构φ80*80
		重量	200g
材质	316不锈钢
		进出气口	G1/8内螺纹
压力传感器接口	G1/4内螺纹

电气设计参数

防护等级	IP58
		供电电压	±12V
测量加热单元	10W
		指示灯信号	加热阶段和报错时显示

信号输出参数

直流电压输出	0-2V
		直流电流输出(选配)	4-20mV
运行环境	0-50℃，相对湿度＜80％
		存储环境	-20-60℃，相对湿度＜95％

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种气体分析传感器，其特征在于，包括：

壳体；

设置于所述壳体内，容纳混合气体的气室；

设置于所述壳体内的压力检测接口；

安装于所述压力检测接口上，对所述气室内的气体的压力进行检测的压力检测元件；

设置于所述壳体内，与所述压力检测元件相连，获取压力检测元件检测的压力值，在所述压力检测元件检测的压力值大于阈值时，断开气体分析传感器的工作电源的单片机。

2.根据权利要求1所述的气体分析传感器，其特征在于，还包括：

设置于所述壳体内，对进入气室的混合气体的流速进行调节的流量调节接口。

3.根据权利要求1或2所述的气体分析传感器，其特征在于，还包括：

设置于所述壳体内，对气室内容纳的混合气体进行加热的加热器件。

4.根据权利要求3所述的气体分析传感器，其特征在于，所述加热器件包括：

缠绕在所述气室的铝制的基座上的加热丝。

5.根据权利要求3所述的气体分析传感器，其特征在于，还包括：

设置于所述壳体内，对所述混合气体中的设定气体含量进行检测的热导检测元件；

设置于所述壳体内，与所述单片机相连，对所述气室的温度进行检测，并将检测的温度传递至所述单片机的温度传感器。

6.根据权利要求5所述的气体分析传感器，其特征在于，还包括：

设置于所述壳体内，用于安装所述热导检测元件和所述温度传感器的第一PCB电路板。

7.根据权利要求5所述的气体分析传感器，其特征在于，还包括：

设置于所述壳体内，分别与所述单片机和所述加热器件相连，在所述单片机的控制下，控制所述加热器件的工作，以使所述气室的温度维持在设定温度范围的温控电路；

设置于所述壳体内，分别与所述热导检测元件，所述压力检测元件和所述单片机相连，将所述热导检测元件检测的表示设定气体含量的电压信号进行放大滤波，转换成设定的信号输入所述单片机，及将所述压力检测元件检测的表示气体的压力的电压信号进行放大滤波，转换成设定的信号，输入所述单片机的信号采集电路；

设置于所述壳体内，与所述单片机相连，将单片机输出的信号进行输出的信号输出电路。

8.根据权利要求7所述的气体分析传感器，其特征在于，还包括：

设置于所述壳体内，用于安装所述单片机，所述温控电路，所述信号采集电路，和所述信号输出电路的第二PCB电路板。

9.根据权利要求7或8所述的气体分析传感器，其特征在于，还包括：

与所述信号输出电路相连的信号接口。

10.根据权利要求9所述的气体分析传感器，其特征在于，所述信号接口上设置有防水接头。