亚星游戏官网-www.yaxin868.com

专利名称：一种测量氧气浓度的仪器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量氧气浓度的仪器，可应用于工矿企业环境，船舱，坑道，化肥工业气体中氧含量的测定等相关领域。
背景技术：
现有的测量氧气浓度的仪器是由电化学传感器构成，由于电化学传感器不稳定，仪器经常出现测量不准确等现象，所以在氧含量测量不准的时候就需要重新进行定标。由于现场环境的局限以及人员对定标操作过程的不熟悉，都会产生定标不准确和误操作等问题。另一方面，仪器测量结果受外界温度的影响比较大，并且不适宜工作于低温的环境。

实用新型内容本实用新型技术解决的问题克服现有技术的不足，提供一种测量氧气浓度的仪器，不易受外界温度的变化影响，实现了对实时氧气浓度的精确测量，且测量精度高，响应速度快。本实用新型的技术解决方案一种测量氧气气体浓度的仪器，包括智能控制单元I、数据采集�？�2、提供系统统一时间基准的系统时钟�？�3、输出+5V和+24V直流对整个仪器提供电源的开关电源模块4、液晶显示�？�5、打印机�？�6、按键�？�7和用于数据传输的通信�？�8，所述数据采集模块2由氧化锆氧传感器10、传感器电流转化电压电路11和电压放大电路12组成；氧化锆氧传感器10的输出送至传感器电流转化电压电路11中，传感器电流转化电压电路11的输出与电压放大电路12连接；智能控制单元I通过串行接口与通信模块8双向连接；数据采集�？�2、系统时钟�？�3、开关电源�？�4和按键�？�7的输出分别通过串行接口与智能控制单元I相连接；智能控制单元I的输出通过串行接口分别与液晶显示�？�5和打印机�？�6相连接；对整个仪器提供电源的开关电源�？�4的输出分别与数据采集�？�2、系统时钟�？�3、液晶显示�？�5、打印机�？�6、按键�？�7和用于数据传输的通信�？�8连接。工作时，氧化锆氧传感器10传送过来的电流信号送至传感器电流转化电压电路11中，传感器电流转化电压电路11将电流转化为电压，并将得到的电压值通过电压放大电路12进行放大后送至智能控制单元I中进行A/D转换，智能控制单元I根据氧化锆氧传感器I的特性曲线，计算出所得到的氧气含量的浓度值；系统时钟�？�3将当前日期和时间以BCD码的形式传送给智能控制单元I，智能控制单元I收到系统时钟�？�3传送过来的BCD码格式的数据后，将其转换成十进制的日期和时间，然后将当前日期和时间以及当前时间下计算得出的氧含量值送至液晶显示模块5显示出来，同时送至打印机�？�6,打印机�？�6根据系统设置的时间来打印氧含量曲线；开关电源�？�4输出+5V和+24V直流，对整个仪器提供电源；外接的其他设备通过通信�？�8发送一定格式的要求码，智能控制单元I通过通信�？�8将计算得出氧含量结果传送到其他通信设备。所述智能控制单元I由AVR单片机ATMEGA128完成，内部自带FLASH、SRAM、EEPROM、多个定时或计数器、串口、A/D转换器和PWM。[0006]所述系统时钟�？�3采用时钟芯片DS1302，通过配合外置备用镍镉电池，实现断电不丢失数据的功能。所述通信�？�8有两种通信方式，一种是4-20MA电流输出模式，另一种是485通信模式。所述氧化锆氧传感器10的熔点2200°C以上，氧化锆氧传感器10的外边包裹着圆环形的聚四氟乙烯材料，氧化锆传感器10的尾部由聚四氟乙烯材料做成圆片遮挡保温，其中氧化锆传感器10的起始部分采用纯铝加工而成，外表经过金属抗氧化处理，耐腐蚀性好。所述氧化锆氧传感器10的加热电压，即供电电压实现从0-3. 75V缓慢上升，这样可以使开机后氧化锆氧传感器10两端电压由OV增长到工作电压3. 75V，不会因为上电电压突变导致氧化锆氧传感器10损坏。本实用新型与现有技术相比的优点在于(I)本实用新型由智能控制单元、数据采集�？椤⑹敝幽？榈茸槌桑莶杉？橛裳趸醮衅骱痛衅鞯缌髯缪沟缏纷槌桑已趸醮衅魑趸醮衅鳎刹灰资芡饨缥露鹊谋浠跋欤迪至硕允凳毖跗ǘ鹊木凡饬浚也饬烤雀撸煊λ俣瓤�。(2)此外，本实用新型的氧化锆氧传感器由稳定的氧化锆材料制造，熔点2200°C以上，耐高温，外边包裹聚四氟乙烯材料，有效保持传感器内部环境温度的稳定，从而使得测量的氧含量值更准确。(3)本实用新型在实现测量待测气体的含氧量浓度的同时，还实现了打印氧含量变化曲线的功能，这样可以使用户更方便直观的观察氧含量的变化。(4)本实用新型能够提供通信�？樽魑瞧饔肫渌瞧魍ㄐ诺姆绞剑庋梢院芊奖愕慕疽瞧鞑饬康慕峁荡偷狡渌璞福迪衷谄渌璞干霞嗫乇疽瞧鞯男Ч�(5)本实用新型在仪器报警的时候，带独立节点输出；上限报警或下限报警对应的继电器动作，�？湮１眨１毡湮？�。通过开关量可以外接报警器或是其他在测氧仪报警时刻动作的设备，对报警状态进行指示或动作。(6)本实用新型的氧化锆氧传感器加热(供电)部分采用特殊电路保护，刚上电时，氧化锆氧传感器电压由OV缓慢上升到3. 75V，可以有效的保护氧化锆氧传感器。(7)将本实用新型的一些重要参数放在工厂设置菜单中，并且增加密码功能，这样可以防止使用者错误操作而损坏仪器。维护者或是用户本身可以参照说明书来更改这些参数。

图I为本实用新型的原理框图；图2为本实用新型的数据采集模块的硬件框图；图3为本实用新型的传感器气室的示意图；图4为本实用新型的工作过程框图。
具体实施方式
[0022]如图I所示，本实用新型测量氧气浓度的仪器，包括智能控制单元、数据采集�？�、系统时钟�？�、开关电源�？�、液晶显示�？�、打印机�？�、按键�？�、通信�？椋渲兄悄芸刂频ピ狪由高性能的AVR单片机ATMEGA128完成，该芯片具有高性能，低功耗的特点。内部自带FLASH、SRAM、EEPROM。多个定时/计数器、串口、ADC、PWM。如图2所示，数据采集�？�2包括氧化锆氧传感器10、传感器电流转化为电压电路11和电压放大电路12。氧化锆氧传感器10检测氧含量的变化并输出与氧含量成一定关系的电流值，此电流经过传感器电流转化电压电路11将氧化锆氧传感器10输出的电流转化为电压，然后经过电压放大电路12的放大作用，送到智能控制单元I的A/D转换器进行转换，智能控制单元I将转换后得出的A/D值进行分析和计算，得到当前通入仪器气体的浓度值。 系统时钟�？�3为仪器提供统一的时间基准。本实用新型采用时钟芯片DS1302，该芯片体积�。ぷ鞯缪狗段Э恚芙攀可伲梢约扑�2100年之前的时间，并具有闰年调整功能。通过配合外置备用镍镉电池，仪器可以实现断电不丢失数据的功能。开关电源�？�4输出+5V和+24V直流来对整个系统供电。该开关电源具有输入电压范围宽，输出电压稳定，不易受电网电压波动的影响，带负载的能力强，并且转换效率高。液晶显示�？�5采用蓝色背光128 * 64点阵液晶显示屏，每行可以显示8个汉字或是16个字母，共4行。仪器正常工作的状态下，液晶屏幕主界面上可以显示仪器当前日期和时间，以及当前时间下的氧含量浓度值，如果仪器正在处于报警状态，还可以显示报警的状态，例如屏幕提示上限报警和下限报警。此外，本实用新型具有上限报警和下限报警功能，当氧气含量超过上限报警值或是低于下限报警值的时候，智能控制单元控制蜂鸣器和报警指示灯，仪器声光报警，并且智能控制单元I输出信号到液晶屏幕，屏幕提示上限报警或下限报警，同时智能控制单元I控制打印机打印一条提示信息。打印机�？�6采用微型面板式打印机，该打印机功耗�。胍舻停С执谕ㄐ欧绞剑氲テ庸芙派伲梢院艽蟪潭鹊慕谑〉テ鶬O 口资源。该打印机可以打印仪器的各种状态信息以及测得的氧含量变化的曲线。按键�？�7采用5个独立按键，性能稳定，按键支持单击和连击功能。并且每一个按键都有两种功能。一种是常用功能时间、含量、预置、打印、定标。另一种是第二功能Λ▽<)[> 口分别对应上、下、左、右、确定。通信�？�8有两种与其它设备通信的方式。一种是4-20ΜΑ电流输出模式，一种是485通信模式。4-20ΜΑ电流输出中输出4ΜΑ对应氧含量浓度O. 01 %，输出20ΜΑ对应氧含量浓度29. 99% ；485通信模式遵循MODBUS通信协议。如图3所示，传感器气室包括传感器外壳、聚四氟乙烯环形包围材料、聚四氟乙烯后挡板等组成。气室外壳采用纯铝加工而成，表面做了抗氧化，抗腐蚀等工艺处理。聚四氟乙烯可以承受氧化锆氧传感器工作时候的高温，同时可以对氧化锆氧传感器进行保温，使氧化锆氧传感器工作在相对稳定的环境中，防止外界温度变化影响氧化锆氧传感器温度，从而影响氧化锆氧传感器的测量准度。待测气体由进气口 13通入，经过氧化锆氧传感器10，然后由出气口 14排出。氧化锆氧传感器10供电电压由OV缓慢上升到正常工作的
3.75V，这样做可以保证氧化锆传感器10每次上电的时候，电压都从零开始，不至于每次上电的电压突变而损坏传感器。[0032]本 实用新型对工矿企业环境，船舱，坑道，化肥工业气体中氧含量的测定，对避免生产过程中由于过氧而发生的系统爆炸，以及防止检修人员在缺氧环境中发生窒息事故是很有效的。对粮食，蔬菜，果品，烟草，中草药，干果等的气体储藏中进行氧含量测定。对医疗事业中的呼吸机，麻醉机，高压氧仓婴儿保育箱以及宇航，潜水作业进行氧含量分析。是中学，高等院校，医学院的物理、化学、生物等方面的实验不可缺少的实验设备。适应在气象部门、制药厂针剂质检中的氧含量的测定。
权利要求1.一种测量氧气气体浓度的仪器，其特征在于包括智能控制单元(I)、数据采集模块(2)、系统时钟模块(3)、开关电源�？�(4)、液晶显示�？�(5)、打印机�？椤�)、按键�？�(7)和通信�？�(8);所述数据采集�？�(2)由氧化锆氧传感器(10)、传感器电流转化电压电路(11)和电压放大电路(12)组成；氧化锆氧传感器(10)的输出至传感器电流转化电压电路(11)，传感器电流转化电压电路(11)的输出与电压放大电路(12)连接；智能控制单元(I)通过串行接口与通信模块(8)双向连接；数据采集�？�(2)、系统时钟�？�(3)、开关电源�？棰群桶醇？棰频氖涑龇直鹜ü薪涌谟胫悄芸刂频ピ畔嗔樱恢悄芸刂频ピ�(I)的输出通过串行接口分别与液晶显示�？�(5)和打印机�？�(6)相连接；对整个仪器提供电源的开关电源�？�(4)的输出分别与数据采集�？�(2)、系统时钟�？�(3)、液晶显示�？�(5)、打印机�？椤�)、按键�？�(7)和用于数据传输的通信�？�(8)连接。
2.根据权利要求I所述的测量氧气气体浓度的仪器，其特征在于所述智能控制单元(I)由AVR单片机ATMEGA128完成，内部自带FLASH、SRAM、EEPROM、多个定时或计数器、串口、A/D转换器和PWM。
3.根据权利要求I所述的测量氧气气体浓度的仪器，其特征在于所述系统时钟�？�(3)采用时钟芯片DS1302，外置备用镍镉电池。
4.根据权利要求I所述的测量氧气气体浓度的仪器，其特征在于所述通信�？�(8)有两种通信方式，即4-20MA电流输出和485通信方式。
5.根据权利要求I所述的测量氧气气体浓度的仪器，其特征在于所述氧化锆氧传感器(10)的熔点2200°C以上，氧化锆氧传感器(10)的外边包裹着圆环形的聚四氟乙烯材料，氧化锆传感器(10)的尾部由聚四氟乙烯材料做成圆片遮挡保温，其中氧化锆传感器(10)的起始部分采用纯铝加工而成。
专利摘要一种测量氧气气体浓度的仪器，包括智能控制单元、数据采集单元、时钟�？椤⒖亓渴涑瞿？�、按键模块、液晶显示�？�、打印机模块、485通信�？�。其中智能控制单元采用高速高稳定性的AVR微型单片机为核心，数据采集单元由单片机内部A/D转换器组成，数据采集单元对氧化锆氧传感器部分传过来的AD值进行采样，将采样结果送到单片机内部的运算单元进行分析和计算，最终计算得出氧含量浓度。并且将计算的结果显示在液晶屏幕上，并且智能控制单元控制打印机打印氧含量变化的曲线。本实用新型实现了对实时氧气浓度的测量，精度高，测量准，响应速度快。
文档编号G01N27/26GK202442990SQ201220077380
公开日2012年9月19日 申请日期2012年3月2日 优先权日2012年3月2日
发明者叶慧秀 申请人:北京宏大京电电子技术有限公司