基本信息
- 项目名称：
- 矿用负压探测器
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 矿用负压传感器的原理主要是基于压电效应原理，将环境中的负压大小转换成电信号，得到的电信号经放大、检波后送入单片机；经过软件的线性化处理等得到准确的负压值，给数码管显示；同时输出频率信号送入工作站，经电缆和通讯接口装置传输到地面监控主机，实现负压值的连续实时监测。该探测器具有可靠性高、功能强，应用前景广阔。
- 详细介绍：
- 矿用负压探测器是实现矿井通风监控的重要设备。用于井下监测通风压力等参数及其变化规律，以保证矿井正常通风和配风，保证井下作业的安全。 矿用负压传感器的原理主要是基于压电效应原理，将环境中的负压大小转换成电信号，得到的电信号经放大、检波后送入单片机；经过软件的线性化处理等得到准确的负压值，给数码管显示；同时输出频率信号送入工作站，经电缆和通讯接口装置传输到地面监控主机，实现负压值的连续实时监测。该探测器具有可靠性高、功能强，应用前景广阔。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计、发明的目的和基本思路： 本设计的主要目的是通过对矿井通风的监控，以保证矿井正常通风和配风，保证井下作业的安全。 本设计的基本思路是基于压电效应原理，将环境中的负压大小转换成电信号，得到的电信号经放大、检波后送入单片机；经过软件的线性化处理等得到准确的负压值，给数码管显示；同时输出频率信号送入工作站，经电缆和通讯接口装置传输到地面监控主机，实现负压值的连续实时监测。 本系统主要由以下几个核心部分组成： 1)信号调理电路部分： 2)数码管显示电路部分： 3)信号输出电路： 4)红外遥控电路： 5)报警部分： 本设计的创新点： 在于零点的自动校准和灵敏度自动校准的应用，根据信号噪声的规律性变化通过软件的编程来校正。 零点漂移定义为在正常大气压条件下信号的输出随时间缓慢的变化。当零点漂移与正常信号发生叠加时，这个叠加很大程度上会影响测量精度。因此，减小零点漂移对增大检测的可靠性有非常重要的意义。外部环境是环境温度的影响，是产生零点漂移的主要因素。在正常大气条件下，传感器的输出信号应为零，如果此时发生零点漂移，完全可以对信号进行简单的处理，即输出信号减去零点漂移值即可。 主要技术指标： 本设计的主要技术指标是零点自动校准的应用和灵敏度自动校准的应用，通过应用硬件设计及软件的编程来实现它的最终稳定的目的。
科学性、先进性
- 最终实现的功能主要包括以下两个方面： 1)实现了矿用负压探测器的实时有效检测，并对测量结果实现实时输出； 2)对煤矿井下各种坑道，风口，扇风机井口等处的负压值进行连续实时检测； 3)实现了探测器数据采集控制； 4）软件实现非线性补偿； 5）控制输出200Hz～1000Hz频率信号； 6）完成系统的集成控制。 本设计能够使测量系统实现准确的实时现场监控，具有传输精度高，抗干扰能力强，隔离性好的优点。此外，探测器与分站之间没有电和磁的联系，各自的本安电器系统完全隔离，特别适合于煤矿使用。对于系统硬件设备的温度监控能够使测量系统运行更加安全，以免突发过热对测量系统的破坏和停电所带来的更严重的损失。 本设计不仅在很大程度上提高测量系统的测量精度，实现了系统扩展，进行了系统的配置，论述了系统在抗干扰设计方面所遵循的原则和采取的相应措施，通过软硬件相结合的方式，有效增强了系统的抗干扰能力，使其更好的服务于煤矿安全生产
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实验成功联系生产阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物，产品，现场演示，图片，样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点和优势: 本设计的主要技术特点是通过对煤矿井下各种坑道，风口，扇风机井口等处的负压值进行连续实时检测，通过红外线遥控来控制系统的补偿系数由软件实现非线性补偿，输出200Hz～1000Hz频率信号，完成系统的集成控制。 模拟量使用频率信号传输具有许多优势： （1）传输精度高 （2）抗干扰能力强 （3）隔离性好 使用范围及应用前景： 可以广泛的应用于各种检测负压的场合，尤其是矿井的通风参数的检测上。其经济效益也非常可观。所以矿用负压探测器的市场前景十分广阔。 市场分析和经济效益预测： 由于本设计在应用上具有普遍性，实物的便携性，所以可以应用到各个煤矿中，不受具体条件的限制，目标市场十分广阔，经济效益和社会效益十分显著。
同类课题研究水平概述
- 矿用负压探测器是实现矿井通风监控的重要设备。它是在矿井下巷道中进行连续负压检测的安全型仪器，主要用于风压变化监测，在煤矿的井下测量风门内外、密闭内外和风筒内外压力差、以及矿井主扇通风压力等通风参数及其变化规律，以保证矿井正常通风和配风，保证井下作业的安全。 煤矿井下生产过程复杂，环境条件差，自然灾害多，经常存在发生安全事故的隐患，煤矿的安全生产形势严峻。煤矿的事故大多是由于井下有毒气体的扩散、瓦斯爆炸等造成的，所以有效的降低井下的有害气体浓度对于预防事故的发生和保证安全生产有着十分重要的意义。现有的技术手段主要是通过有效的通风来降低瓦斯浓度，保证安全生产。要确保合理通风，就要准确地确定各项通风参数及其变化规律，这时就需要一个有效的设备来达到上述的要求，即矿用负压探测器[1]。 传统的早期负压探测器普遍存在精度低、可靠性弱的现象，且在使用过程中 ，传感器的温度稳定性差，易受环境影响、极易损坏。目前国内研制的矿用负压探测器通过国家认证的不多。原因在于煤矿对于探测器的准确性要求极高，对于使用产品的安全性也要求较高，目前国内能过研制和生产的负压探测器的厂家也是寥寥无几，所以负压探测器的开发具有巨大的市场潜力。煤矿井下特殊、复杂的工作环境，以及新颁布的“煤矿安全规程（2005）”标准，都迫切要求采用新技术、新工艺，研究设计出符合新标准的矿用负压探测器[2]。而我们设计的矿井负压探测器，完全实现了这种要求。能够连续、准确、长期稳定的对矿井下的通风环境进行监控，且安全、准确，完全符合国家标准。
