一種智能氣體傳感器剩余壽命預(yù)測(cè)裝置及方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)涉及智能型現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特指一種智能氣體傳感器剩余壽命預(yù)測(cè)裝置及方法，可用于監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中的氣體傳感器的剩余壽命、老化規(guī)律及質(zhì)量分析，從而進(jìn)行適時(shí)維護(hù)管理以免在使用中產(chǎn)生障礙。在每次儀器標(biāo)定時(shí)，通入標(biāo)準(zhǔn)的校驗(yàn)氣體，該裝置能夠探測(cè)出在輸出滿量程情況下的增益電阻值，并與新探頭的對(duì)應(yīng)增益電阻值相比較，從而獲得探頭乃至傳感器的剩余壽命。本發(fā)明專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是使用方便、準(zhǔn)確、可靠性高，提高了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的監(jiān)測(cè)質(zhì)量，應(yīng)用市場(chǎng)大，經(jīng)濟(jì)效益高。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及，應(yīng)用于工 業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的氣體傳感器及其更換和檢修，屬于智能型現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備

技術(shù)介紹
在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，隨著自動(dòng)化資本投資的增加、能源需求上升、設(shè) 備利用率的提高，配備有微處理器的儀表設(shè)備——智能型現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備獲得了 廣泛應(yīng)用。但是，如何確保這些能夠自動(dòng)適應(yīng)工況變化的智能設(shè)備保持在 安全的條件下運(yùn)行，那就是健康智能化預(yù)測(cè)技術(shù)所探究的內(nèi)容。多年來(lái)， 許多安全設(shè)備生產(chǎn)廠家都開(kāi)發(fā)了能通知設(shè)備操作者設(shè)備即將發(fā)生故障的儀 表，例如對(duì)催化傳感器剩余壽命的指示。近年來(lái)隨著數(shù)字通訊協(xié)議技術(shù)的 發(fā)展，操作者能夠更有效地使用智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，實(shí)時(shí)獲得測(cè)量數(shù)據(jù)和其它 數(shù)據(jù)，可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)趨勢(shì)進(jìn)行分析，也可輸入設(shè)備管理程序，以獲得最佳維 護(hù)周期方面的更好的信息。預(yù)測(cè)維護(hù)的核心是智能診斷，針對(duì)各種不同的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，其智能診斷 的方法和裝置也大相徑庭?，F(xiàn)有技術(shù)中，用于監(jiān)測(cè)可燃?xì)怏w、蒸汽等的狀 態(tài)的氣體傳感器應(yīng)用很廣，其中包括以微處理器為基礎(chǔ)的智能氣體傳感器， 但直至目前，氣體傳感器的剩余壽命的預(yù)測(cè)和更換周期的確定，還沒(méi)有合 適的方法和裝置可供使用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決上述問(wèn)題，本專利技術(shù)公開(kāi)了一種智能氣體傳感器剩余壽命預(yù)測(cè) 裝置及方法。采用的技術(shù)方案如下一種智能氣體傳感器剩余壽命預(yù)測(cè)裝置，包括傳感信號(hào)提取單元、信號(hào) 處理與放大單元、滿量程調(diào)整單元、剩余壽命測(cè)定單元；傳感信號(hào)提取單 元與信號(hào)處理與放大單元相連接，信號(hào)處理與放大單元與滿量程調(diào)整單元 相連接，滿量程調(diào)整單元與剩余壽命測(cè)定單元電連接或通信連接。優(yōu)選地，傳感信號(hào)提取單元包括傳感信號(hào)輸入端口和電橋測(cè)量電路； 電橋測(cè)量電路為包括兩對(duì)電阻的惠斯頓電橋測(cè)量電路，其中一對(duì)電阻的阻 值相等，另一對(duì)電阻的阻值大致相同，且其中一電阻的阻值可作適當(dāng)調(diào)整。優(yōu)選地，信號(hào)處理與放大單元采用以精密儀用放大器為主體的差分放 大電路，其信號(hào)輸入的兩端分別接到傳感信號(hào)提取單元的兩輸出端，精密 儀用放大器為INA129。優(yōu)選地，滿量程調(diào)整單元采用數(shù)字電位器；其形成的有效電阻與信號(hào)處理與放大單元中的增益電阻并聯(lián)，數(shù)字電位器為AD5162BRZ10。優(yōu)選地，剩余壽命測(cè)定單元包括微處理器和寄存器，其根據(jù)滿量程調(diào)整單元的調(diào)節(jié)情況進(jìn)行計(jì)算，并得出氣體傳感器的剩余壽命。優(yōu)選地，該預(yù)測(cè)裝置既能與氣體傳感器一體形成，也能以獨(dú)立的方式存在。采用上述的預(yù)測(cè)裝置進(jìn)行的智能氣體傳感器剩余壽命預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟先區(qū)分該氣體傳感器的探頭是否為新探頭，若是，執(zhí)行下面的步驟l; 反之，執(zhí)行下面的步驟2;步驟1:向傳感探頭通入標(biāo)準(zhǔn)的校驗(yàn)氣體；調(diào)整滿量程調(diào)整單元，改 變信號(hào)處理與放大單元的輸出電壓；持續(xù)滿量程調(diào)整單元，直至信號(hào)處理 與放大單元的輸出電壓達(dá)到滿量程；記錄此時(shí)滿量程調(diào)整單元的調(diào)整情況；步驟2:向傳感探頭通入標(biāo)準(zhǔn)的校驗(yàn)氣體；調(diào)整滿量程調(diào)整單元，改 變信號(hào)處理與放大單元的輸出電壓；持續(xù)滿量程調(diào)整單元，直至信號(hào)處理 與放大單元的輸出電壓達(dá)到滿量程；記錄此時(shí)滿量程調(diào)整單元的調(diào)整情況； 將得到的該舊探頭的滿量程調(diào)整單元的調(diào)整情況與預(yù)先記錄的新探頭的滿 量程調(diào)整單元的調(diào)整情況進(jìn)行運(yùn)算比較；根據(jù)運(yùn)算比較的結(jié)果，得出該舊 探頭與新探頭的對(duì)比關(guān)系，即該舊傳感器剩余的使用壽命。優(yōu)選地，調(diào)整滿量程調(diào)整單元是調(diào)整滿量程調(diào)整單元中的數(shù)字電位器 的SPI接口設(shè)定值；記錄滿量程調(diào)整單元的調(diào)整情況是保存探頭的SPI接 口設(shè)定值。優(yōu)選地，將得到的該舊探頭的滿量程調(diào)整單元的調(diào)整情況與寄存器中 保存的新探頭的滿量程調(diào)整單元的調(diào)整情況進(jìn)行運(yùn)算比較是指，將得到的 舊探頭的SPI接口設(shè)定值與預(yù)先記錄的新探頭的SPI接口設(shè)定值進(jìn)行除法 運(yùn)算。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是，在氣體傳感器的使用壽命不足而可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)生意 外的異常情況發(fā)生之前，就實(shí)時(shí)預(yù)告工作人員該傳感器的使用壽命乃至發(fā) 出警示，其顛覆了傳統(tǒng)的氣體傳感器的日常維護(hù)，可大大節(jié)省維護(hù)人員被 動(dòng)的維 工作和維護(hù)費(fèi)用。附圖說(shuō)明圖1本專利技術(shù)剩余壽命預(yù)測(cè)裝置的方框圖2為本專利技術(shù)剩余壽命預(yù)測(cè)裝置的硬件示意圖3為本專利技術(shù)剩余壽命預(yù)測(cè)裝置的硬件電路原理圖4為本專利技術(shù)所采用方法的流程框符號(hào)說(shuō)明1 傳感信號(hào)提取單元2 信號(hào)處理與放大單元3 滿量程調(diào)整單元4 剩余壽命測(cè)定單元具體實(shí)施例方式如圖1所示，為一種智能氣體傳感器剩余壽命預(yù)測(cè)裝置。其中包括 傳感信號(hào)提取單元l、信號(hào)處理與放大單元2、滿量程調(diào)整單元3、剩余壽命測(cè)定單元4等。傳感信號(hào)提取單元1與信號(hào)處理與放大單元2相連接， 信號(hào)處理與放大單元2與滿量程調(diào)整單元3相連接，滿量程調(diào)整單元3與 剩余壽命測(cè)定單元4電連接或通信連接。該預(yù)測(cè)裝置還可以包括剩余壽命指示單元(圖中未示出)，與剩余壽命 測(cè)定單元4直接相連接、或者剩余壽命測(cè)定單元4經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理電路后再 與之相連接，用于對(duì)該智能氣體傳感器的剩余壽命進(jìn)行指示或提示，例如可以是顯示裝置、聲光提示裝置、語(yǔ)音裝置等。這類指示裝置在現(xiàn)有技術(shù) 中很常見(jiàn)，在此不再贅述。如圖2所示，為本專利技術(shù)剩余壽命預(yù)測(cè)裝置的硬件示意圖。其中，傳感 信號(hào)提取單元1采用電橋測(cè)量電路，例如惠斯頓電橋測(cè)量電路；信號(hào)處理 與放大單元2采用以精密儀用放大器為主體的差分放大電路；滿量程調(diào)整 單元3采用電位器，用于對(duì)差分放大電路的增益(亦即放大倍數(shù))進(jìn)行調(diào) 整，以使差分放大電路的輸出可被調(diào)節(jié)到一定值；剩余壽命測(cè)定單元4(圖 中未示出)包括微處理器和寄存器，其功能可通過(guò)微處理器結(jié)合軟件設(shè)置 的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，用于根據(jù)電位器的調(diào)節(jié)位置進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算，并得出該智能 氣體傳感器的剩余壽命。如圖3所示，為本專利技術(shù)剩余壽命預(yù)測(cè)裝置的硬件電路圖。其中，傳感 信號(hào)提取單元1包含有傳感信號(hào)輸入端口 WHT、 RED和BLK、以及主要 由電阻R2、 R6、 R9、 R10組成的惠斯頓電橋測(cè)量電路，其中R2和R6阻 值相等，例如是3.57k， R9與10阻值大致相同，且R10阻值可作適當(dāng)調(diào)整； 信號(hào)處理與放大單元2中的精密儀用放大器采用德州儀器的INA129芯片， 其信號(hào)輸入的兩端分別接到傳感信號(hào)提取單元1的兩輸出端，增益電阻采 用電阻R5，例如是15k;滿量程調(diào)整單元3采用數(shù)字電位器AD5162BRZ10， 其連接方式見(jiàn)圖3，有效電阻(3、 9腳之間)與精密儀用放大器的增益電 阻R5并聯(lián)，從而通過(guò)軟件對(duì)數(shù)字電位器AD5162BRZ10的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)精 密儀用放大器的增益的調(diào)節(jié)；剩余壽命測(cè)定單元4可通過(guò)微處理器結(jié)合軟 件設(shè)置的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，其實(shí)現(xiàn)方法在下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1一種智能氣體傳感器剩余壽命預(yù)測(cè)裝置采用圖1的架構(gòu)、圖2的硬件 以及圖3的詳細(xì)電路來(lái)構(gòu)成，運(yùn)行在某種氣體傳感器上，對(duì)于該傳感器進(jìn) 行壽命預(yù)測(cè)，得出該傳感器的剩余壽命。其預(yù)測(cè)方法如圖4所示 如果該氣體傳感器為新傳感器，傳感探頭為新探頭，則 第l步向傳感探頭通入標(biāo)準(zhǔn)的校驗(yàn)氣體。由于此時(shí)的傳感器為全新的合格傳感器，因此傳感信號(hào)提取單元1從傳感信號(hào)輸入端口 WHT、 RED 和BLK獲得額定的輸入信號(hào)，兩輸出端應(yīng)為一額定值，例如是100mV(如 果有偏差，可通過(guò)可調(diào)電阻R10進(jìn)行調(diào)整)，該100mV差分信號(hào)輸入到信 號(hào)處理與放大單元2中的精密儀用放大器INA129的輸入端，在INA129 輸出端產(chǎn)生一輸出電壓。第2步調(diào)整數(shù)字電位器的SPI接口設(shè)定值，改本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種智能氣體傳感器剩余壽命預(yù)測(cè)裝置，其特征在于：包括傳感信號(hào)提取單元（１）、信號(hào)處理與放大單元（２）、滿量程調(diào)整單元（３）、剩余壽命測(cè)定單元（４）；所述傳感信號(hào)提取單元（１）與信號(hào)處理與放大單元（２）相連接，信號(hào)處理與放大單元（２）與滿量程調(diào)整單元（３）相連接，滿量程調(diào)整單元（３）與剩余壽命測(cè)定單元（４）電連接或通信連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種智能氣體傳感器剩余壽命預(yù)測(cè)裝置，其特征在于包括傳感信號(hào)提取單元(1)、信號(hào)處理與放大單元(2)、滿量程調(diào)整單元(3)、剩余壽命測(cè)定單元(4)；所述傳感信號(hào)提取單元(1)與信號(hào)處理與放大單元(2)相連接，信號(hào)處理與放大單元(2)與滿量程調(diào)整單元(3)相連接，滿量程調(diào)整單元(3)與剩余壽命測(cè)定單元(4)電連接或通信連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)裝置，其特征在于，所述傳感信號(hào)提取單元(1)包括傳感信號(hào)輸入端口和電橋測(cè)量電路；所述電橋測(cè)量電路為包括兩對(duì)電阻的惠斯頓電橋測(cè)量電路，其中一對(duì)電阻的阻值相等，另一對(duì)電阻的阻值大致相同，且其中一個(gè)電阻的阻值可作適當(dāng)調(diào)整。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)裝置，其特征在于，所述信號(hào)處理與放大單元(2)采用以精密儀用放大器為主體的差分放大電路，其信號(hào)輸入的兩端分別接到傳感信號(hào)提取單元(1)的兩輸出端。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的預(yù)測(cè)裝置，其特征在于，所述精密儀用放大器為INA129。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)裝置，其特征在于，所述滿量程調(diào)整單元(3)采用數(shù)字電位器；其形成的有效電阻與信號(hào)處理與放大單元(2)中的增益電阻并聯(lián)。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的預(yù)測(cè)裝置，其特征在于；所述數(shù)字電位器為AD5162BRZ10。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)裝置，其特征在于，所述剩余壽命測(cè)定單元(4)包括微處理器和寄存器，其根據(jù)滿量程調(diào)整單元(3)的調(diào)節(jié)情況進(jìn)行計(jì)算，并得出氣體傳感器的剩余壽命。8. —種采用如權(quán)利要求l-7所述的預(yù)測(cè)裝置進(jìn)行的智能氣體傳感器剩余壽命預(yù)測(cè)方法，其特征在...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張曉明，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：無(wú)錫格林通安全裝備有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：32[中國(guó)|江蘇]