一種氫氣濃度檢測儀制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開一種氫氣濃度檢測儀，是基于發(fā)明專利技術(shù)專利CN102180518B所公開的氫敏元件的氫氣濃度檢測儀，包括氫敏電阻傳感器和分壓電路、降噪濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)及控制電路、液晶顯示電路、報警電路、溫濕度采集電路、時鐘電路和串口通信電路；A/D轉(zhuǎn)換電路包括ADS1256模塊，溫濕度采集電路包括溫濕度傳感器DHT11模塊；串口通信電路用于與上位機(jī)通信，將檢測結(jié)果傳輸至上位機(jī)存檔及數(shù)據(jù)分析。本發(fā)明專利技術(shù)對實(shí)測氫氣濃度、結(jié)合環(huán)境溫度及濕度因素進(jìn)行修正，得出真實(shí)氫氣濃度值。所述氫氣濃度檢測儀具備工作溫度高、壽命長、靈敏度高、響應(yīng)時間短、穩(wěn)定性好特點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種氫氣濃度檢測儀，具體涉及一種基于五氧化二鈮納米線制備氫敏元件的氫氣濃度檢測儀，屬氫氣濃度傳感與測控儀器

技術(shù)介紹
氫氣是一種可再生綠色能源，并且無污染、能量密度大和應(yīng)用面廣等越來越受到人們的青睞，并在化工、航天、軍工等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。但氫氣屬于易燃易爆氣體，在使用過程中需要嚴(yán)格控制防止其泄露，所以研宄高性能的氫氣傳感器及其檢測裝置是十分重要的。目前，市場應(yīng)用的氫氣傳感器還存在諸多技術(shù)問題，如半導(dǎo)體型氫氣傳感器需要在高溫條件下加熱、功耗大，且只能定性檢測，無法實(shí)現(xiàn)濃度的精確測量；催化燃燒型氫氣傳感器也是一種高溫工作的熱式元件，其缺點(diǎn)是易中毒，功耗大，穩(wěn)定性不好；電化學(xué)型氫氣傳感器不需加熱工作，但工作溫度范圍較窄，電解液易干涸，壽命短；光學(xué)型氫氣傳感器是氫敏材料涂到光學(xué)器件上，這種傳感器經(jīng)多次循環(huán)后易出現(xiàn)脫層、起泡現(xiàn)象，因而使用壽命較短。另外，目前實(shí)際應(yīng)用中氫氣傳感器還存在以下缺點(diǎn): ①不能在寬的氫氣濃度范圍內(nèi)產(chǎn)生與氫敏濃度呈線性關(guān)系的響應(yīng)，靈敏度不夠高、響應(yīng)時間長； ②不能很好地解決溫度、濕度、壓強(qiáng)等的影響； ③穩(wěn)定性不好。針對以上問題，本申請人于2011年I月15日申請專利技術(shù)專利《一種五氧化二鈮納米線的大面積制備方法及其氫敏元件》(申請?zhí)?201110026084.2)并獲得授權(quán)，利用該Nb205納米線作為敏感材料，通過濺射制備Pt電極制作的氫敏元件具有尺寸小、功耗低等特點(diǎn)，在室溫下對含氫氣氛表現(xiàn)出較快的響應(yīng)速率和較高的靈敏度，有望降低氫敏傳感器的尺寸、功耗和生產(chǎn)成本。另一方面，受環(huán)境溫度及濕度影響，氫氣濃度在測量時的實(shí)際值與真實(shí)值存在一定誤差，現(xiàn)有的氫氣濃度檢測儀器均未考慮該方面影響，因此需要對實(shí)時測得的氫氣濃度進(jìn)行修正。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是克服
技術(shù)介紹
提出問題，提供一種氫氣濃度檢測儀，是基于專利技術(shù)專利CN102180518B所公開的氫敏元件的氫氣濃度檢測儀，并結(jié)合環(huán)境溫度及濕度因素，對實(shí)時檢測的氫氣濃度進(jìn)行修改。所述氫氣濃度檢測儀具備工作溫度高、壽命長、靈敏度高、響應(yīng)時間短、穩(wěn)定性好特點(diǎn)。為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用以下技術(shù)方案: 一種氫氣濃度檢測儀，是基于專利技術(shù)專利CN102180518B所公開的氫敏元件的氫氣濃度檢測儀，包括氫氣傳感器和分壓電路、降噪濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)及控制電路、液晶顯示電路、報警電路、溫濕度采集電路、時鐘電路和串口通信電路；所述氫氣傳感器是專利技術(shù)專利CN102180518B所公開的氫敏元件，所述A/D轉(zhuǎn)換電路、液晶顯示電路、報警電路、時鐘電路和串口通信電路均是公知的模塊化數(shù)字電路，A/D轉(zhuǎn)換電路包括ADS1256模塊，所述溫濕度采集電路包括溫濕度傳感器DHTll模塊；所述串口通信電路用于與上位機(jī)通信，將檢測結(jié)果傳輸至上位機(jī)存檔及數(shù)據(jù)分析；其特征在于: 所述分壓電路包括氫敏元件和精密電阻，氫敏元件的一端接地、另一端與精密電阻串聯(lián)后再連接至電源正極，氫敏元件的另一端還與降噪濾波電路輸入端連接，降噪濾波電路輸出端連接到A/D轉(zhuǎn)換電路之ADS1256模塊的信號輸入端第7腳，A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后輸出至單片機(jī)及控制電路信號輸入端，所述單片機(jī)根據(jù)輸入電壓值以及精密電阻阻值計算出氫敏電阻的實(shí)時電阻中間值；與此同時，所述溫濕度采集電路通過溫濕度傳感器實(shí)時檢測被測環(huán)境的溫度和濕度，再將檢測數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)及控制電路； 單片機(jī)及控制電路根據(jù)實(shí)時溫濕度數(shù)據(jù)與氫敏電阻實(shí)時電阻值對應(yīng)關(guān)系，對所述氫敏電阻的實(shí)時電阻中間值進(jìn)行修正，最后再根據(jù)電阻一一氫氣濃度比例關(guān)系，將氫氣濃度數(shù)據(jù)傳送至液晶顯示電路的顯示屏上；當(dāng)氫氣濃度大于限定值時，單片機(jī)及控制電路啟動聲光報警裝置發(fā)出報警信號。如上所述一種氫氣濃度檢測儀，其特征在于:所述降噪濾波電路包括第一電阻和第二電阻、第一電容和第二電容，第一電阻是信號輸入端，第一電阻與第二電阻串聯(lián)，第二電阻是信號輸出端，第一電容與第二電容的一端分別跨接在第二電阻的兩端、另一端接地。如上所述一種氫氣濃度檢測儀，其特征在于:所述單片機(jī)及控制電路包括供電電路、型號為STC15F2K60S2單片機(jī)、復(fù)位電路；所述供電電路包括MAX603、MAX604模塊，用于將電池組或外接直流電源穩(wěn)壓為標(biāo)準(zhǔn)直流3.3V和5V電源；所述復(fù)位電路包括復(fù)位開關(guān)S1、電阻R2和R3、電容C4，所述復(fù)位開關(guān)SI和電容C4的一端與5V電源連接，復(fù)位開關(guān)SI的另一端與電阻R2串聯(lián)，電阻R2的另一端與電容C4的另一端以及電阻R3的一端連接，電阻R3的另一端接地，電阻R3的一端連接至單片機(jī)第13腳； 所述單片機(jī)STC15F2K60S2的第3腳接入溫濕度傳感器DHTll模塊輸出信號、第18腳和第19腳分別接至串口通信電路的信號輸入端RXD和TXD、第36腳接A/D轉(zhuǎn)換電路的信號輸出端第22腳。如上所述一種氫氣濃度檢測儀，其特征在于:所述分壓電路或者是二路相互獨(dú)立的氫敏元件與精密電阻串聯(lián)電路以及，與分壓電路連接的二個降噪濾波電路，所述二個降噪濾波電路的輸出端分別連接至A/D之ADS1256模塊的信號輸入端第7腳和第8腳，ADS1256模塊的信號輸出端第22腳和第23腳分別接至單片機(jī)信號輸入端第36腳本和第37腳，構(gòu)成單片機(jī)的一主一備雙路氫敏信號輸入端MOSI和MIS0。本專利技術(shù)有益效果是:本專利技術(shù)氫氣濃度檢測儀是基于本申請人已獲授權(quán)的專利技術(shù)專利CN102180518B所公開的氫敏元件、結(jié)合環(huán)境溫度及濕度因素對實(shí)時檢測的氫氣濃度進(jìn)行修正，所述氫氣濃度檢測儀具備工作溫度高、壽命長、靈敏度高、響應(yīng)時間短、穩(wěn)定性好特點(diǎn)。【附圖說明】圖1是本專利技術(shù)實(shí)施例結(jié)構(gòu)原理圖； 圖2是單個分壓電路原理圖； 圖3是二個獨(dú)立降噪濾波電路原理圖； 圖4是A/D轉(zhuǎn)換電路原理圖； 圖5是單片機(jī)電路原理圖； 圖6是復(fù)位電路原理圖； 圖7是溫濕度采集電路原理圖； 圖8是串口通彳目電路原理圖； 圖9是供電電路原理圖； 圖10是氫敏元件電阻值與氫氣濃度的關(guān)系曲線圖； 圖11是氫敏元件電阻值與環(huán)境溫度的變化關(guān)系曲線圖； 圖12是氫敏元件電阻值與環(huán)境濕度的變化關(guān)系曲線圖。圖中的標(biāo)記說明:STC15F2K60S2—單片機(jī)，ADS1256—A/D轉(zhuǎn)換模塊，DHTlI—溫濕度傳感模塊，CH340—串口通信模塊，MAX603和MAX604—穩(wěn)壓模塊，SI—復(fù)位按鈕。【具體實(shí)施方式】以下結(jié)合附圖對本專利技術(shù)實(shí)施例作進(jìn)一步說明: 附圖1是本專利技術(shù)實(shí)施例氫氣濃度檢測儀的結(jié)構(gòu)原理圖，包括氫氣濃度傳感器、數(shù)據(jù)采樣與處理電路、聲光報警、濃度顯示和上位機(jī)通信接口。其中:數(shù)據(jù)采樣與處理電路包括:A/D轉(zhuǎn)換電路，用于將氫氣濃度傳感器檢測到的氫氣濃度的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后傳送到單片機(jī)STC15F2K60S2的信號輸入端(36腳)，與單片機(jī)輸入信號相連的，還有溫度傳感器、濕度傳感器，單片機(jī)根據(jù)輸入電壓值以及精密電阻阻值計算出氫氣傳感器實(shí)時電阻值，再根據(jù)電阻一一氫氣濃度比例關(guān)系，將氫氣濃度數(shù)據(jù)顯示在液晶顯示屏上，當(dāng)氫氣濃度大于限定值時，單片機(jī)控制電路啟動聲光報警裝置發(fā)出報警信號。溫濕度采集電路是利用溫度傳感器和濕度傳感器實(shí)時檢測被測環(huán)境的溫度和濕度，再將檢測數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)控制電路本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種氫氣濃度檢測儀，是基于專利技術(shù)專利CN102180518B所公開的氫敏元件的氫氣濃度檢測儀，包括氫氣傳感器和分壓電路、降噪濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、單片機(jī)及控制電路、液晶顯示電路、報警電路、溫濕度采集電路、時鐘電路和串口通信電路；所述氫氣傳感器是專利技術(shù)專利CN102180518B所公開的氫敏元件，所述A/D轉(zhuǎn)換電路、液晶顯示電路、報警電路、時鐘電路和串口通信電路均是公知的模塊化數(shù)字電路，A/D轉(zhuǎn)換電路包括ADS1256模塊，所述溫濕度采集電路包括溫濕度傳感器DHT11模塊；所述串口通信電路用于與上位機(jī)通信，將檢測結(jié)果傳輸至上位機(jī)存檔及數(shù)據(jù)分析；其特征在于：所述分壓電路包括氫敏元件和精密電阻，氫敏元件的一端接地、另一端與精密電阻串聯(lián)后再連接至電源正極，氫敏元件的另一端還與降噪濾波電路輸入端連接，降噪濾波電路輸出端連接到A/D轉(zhuǎn)換電路之ADS1256模塊的信號輸入端第7腳，A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后輸出至單片機(jī)及控制電路信號輸入端，所述單片機(jī)根據(jù)輸入電壓值以及精密電阻阻值計算出氫敏電阻的實(shí)時電阻中間值；與此同時，所述溫濕度采集電路通過溫濕度傳感器實(shí)時檢測被測環(huán)境的溫度和濕度，再將檢測數(shù)據(jù)傳送至單片機(jī)及控制電路；單片機(jī)及控制電路根據(jù)實(shí)時溫濕度數(shù)據(jù)與氫敏電阻實(shí)時電阻值對應(yīng)關(guān)系，對所述氫敏電阻的實(shí)時電阻中間值進(jìn)行修正，最后再根據(jù)電阻——?dú)錃鉂舛缺壤P(guān)系，將氫氣濃度數(shù)據(jù)傳送至液晶顯示電路的顯示屏上；當(dāng)氫氣濃度大于限定值時，單片機(jī)及控制電路啟動聲光報警裝置發(fā)出報警信號。...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡永明，張攀，王釗，盧仕，楊樹林，
申請(專利權(quán))人：湖北大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：湖北;42