一種智能氣體傳感器剩余壽命預測裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術涉及智能型現場設備技術領域，特指一種智能氣體傳感器剩余壽命預測裝置，可用于監測現場設備中的氣體傳感器的剩余壽命、老化規律及質量分析，從而進行適時維護管理以免在使用中產生障礙。在每次儀器標定時，通入標準的校驗氣體，該裝置能夠探測出在輸出滿量程情況下的增益電阻值，并與新探頭的對應增益電阻值相比較，從而獲得探頭乃至傳感器的剩余壽命。本實用新型專利技術的優點是使用方便、準確、可靠性高，提高了現場設備的監測質量，應用市場大，經濟效益高。（*該技術在2019年保護過期，可自由使用*）

Residual life prediction device of intelligent gas sensor

The utility model relates to the technical field of intelligent field equipment, in particular to a device for predicting the residual life of intelligent gas sensor, can be used to analyze the regularity and quality of aging residual life and gas sensor monitoring equipment in the field, so as to timely maintenance management in order to avoid obstacles in the use of. In each instrument calibration, calibration gas into the standard, the device can detect the gain of resistance in the case of full scale output value, the corresponding gain resistance and the new probe are compared to obtain the residual life of the probe and sensor. The utility model has the advantages of convenient use, high accuracy, high reliability, improved monitoring quality of field equipment, large application market and high economic benefit.

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種智能氣體傳感器剩余壽命預測裝置，應用于工業現場的氣體 傳感器及其更換和檢修，屬于智能型現場設備

技術介紹
在現代工業生產中，隨著自動化資本投資的增加、能源需求上升、設備利用率的提 高，配備有微處理器的儀表設備——智能型現場設備獲得了廣泛應用。但是，如何確保這些 能夠自動適應工況變化的智能設備保持在安全的條件下運行，那就是健康智能化預測技術 所探究的內容。多年來，許多安全設備生產廠家都開發了能通知設備操作者設備即將發生 故障的儀表，例如對催化傳感器剩余壽命的指示。近年來隨著數字通訊協議技術的發展，操 作者能夠更有效地使用智能現場設備，實時獲得測量數據和其它數據，可以對現場趨勢進 行分析，也可輸入設備管理程序，以獲得最佳維護周期方面的更好的信息。預測維護的核心是智能診斷，針對各種不同的現場設備，其智能診斷的方法和裝 置也大相徑庭。現有技術中，用于監測可燃氣體、蒸汽等的狀態的氣體傳感器應用很廣，其 中包括以微處理器為基礎的智能氣體傳感器，但直至目前，氣體傳感器的剩余壽命的預測 和更換周期的確定，還沒有合適的方法和裝置可供使用。
技術實現思路
為了解決上述問題，本技術公開了一種智能氣體傳感器剩余壽命預測裝置。 采用的技術方案如下一種智能氣體傳感器剩余壽命預測裝置，包括傳感信號提取單元、信號處理與放 大單元、滿量程調整單元、剩余壽命測定單元；傳感信號提取單元與信號處理與放大單元相 連接，信號處理與放大單元與滿量程調整單元相連接，滿量程調整單元與剩余壽命測定單 元電連接或通信連接。優選地，傳感信號提取單元包括傳感信號輸入端口和電橋測量電路；電橋測量電 路為包括兩對電阻的惠斯頓電橋測量電路，其中一對電阻的阻值相等，另一對電阻的阻值 大致相同，且其中一電阻的阻值可作適當調整。優選地，信號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 信號輸入的兩端分別接到傳感信號提取單元的兩輸出端，精密儀用放大器為INA129。優選地，滿量程調整單元采用數字電位器；其形成的有效電阻與信號處理與放大 單元中的增益電阻并聯，數字電位器為AD5162BRZ10。優選地，剩余壽命測定單元包括微處理器和寄存器，其根據滿量程調整單元的調 節情況進行計算，并得出氣體傳感器的剩余壽命。優選地，該預測裝置既能與氣體傳感器一體形成，也能以獨立的方式存在。采用上述的預測裝置進行的智能氣體傳感器剩余壽命預測方法，包括以下步驟先區分該氣體傳感器的探頭是否為新探頭，若是，執行下面的步驟1 ；反之，執行下面的步驟2 ；步驟1 向傳感探頭通入標準的校驗氣體；調整滿量程調整單元，改變信號處理與 放大單元的輸出電壓；持續滿量程調整單元，直至信號處理與放大單元的輸出電壓達到滿 量程；記錄此時滿量程調整單元的調整情況；步驟2 向傳感探頭通入標準的校驗氣體；調整滿量程調整單元，改變信號處理與 放大單元的輸出電壓；持續滿量程調整單元，直至信號處理與放大單元的輸出電壓達到滿 量程；記錄此時滿量程調整單元的調整情況；將得到的該舊探頭的滿量程調整單元的調整 情況與預先記錄的新探頭的滿量程調整單元的調整情況進行運算比較；根據運算比較的結 果，得出該舊探頭與新探頭的對比關系，即該舊傳感器剩余的使用壽命。優選地，調整滿量程調整單元是調整滿量程調整單元中的數字電位器的SPI接口 設定值；記錄滿量程調整單元的調整情況是保存探頭的SPI接口設定值。優選地，將得到的該舊探頭的滿量程調整單元的調整情況與寄存器中保存的新探 頭的滿量程調整單元的調整情況進行運算比較是指，將得到的舊探頭的SPI接口設定值與 預先記錄的新探頭的SPI接口設定值進行除法運算。本技術的優點是，在氣體傳感器的使用壽命不足而可能會導致發生意外的異 常情況發生之前，就實時預告工作人員該傳感器的使用壽命乃至發出警示，其顛覆了傳統 的氣體傳感器的日常維護，可大大節省維護人員被動的維護工作和維護費用。附圖說明圖1本技術剩余壽命預測裝置的方框圖；圖2為本技術剩余壽命預測裝置的硬件示意圖；圖3為本技術剩余壽命預測裝置的硬件電路原理圖；圖4為本技術所采用方法的流程框圖；符號說明1傳感信號提取單元2信號處理與放大單元3滿量程調整單元4剩余壽命測定單元具體實施方式如圖1所示，為一種智能氣體傳感器剩余壽命預測裝置。其中包括傳感信號提取 單元1、信號處理與放大單元2、滿量程調整單元3、剩余壽命測定單元4等。傳感信號提取 單元1與信號處理與放大單元2相連接，信號處理與放大單元2與滿量程調整單元3相連 接，滿量程調整單元3與剩余壽命測定單元4電連接或通信連接。該預測裝置還可以包括剩余壽命指示單元(圖中未示出)，與剩余壽命測定單元 4直接相連接、或者剩余壽命測定單元4經過適當處理電路后再與之相連接，用于對該智 能氣體傳感器的剩余壽命進行指示或提示，例如可以是顯示裝置、聲光提示裝置、語音裝置 等。這類指示裝置在現有技術中很常見，在此不再贅述。如圖2所示，為本技術剩余壽命預測裝置的硬件示意圖。其中，傳感信號提取單元1采用電橋測量電路，例如惠斯頓電橋測量電路；信號處理與放大單元2采用以精密儀 用放大器為主體的差分放大電路；滿量程調整單元3采用電位器，用于對差分放大電路的 增益(亦即放大倍數)進行調整，以使差分放大電路的輸出可被調節到一定值；剩余壽命測 定單元4(圖中未示出)包括微處理器和寄存器，其功能可通過微處理器結合軟件設置的方 法來實現，用于根據電位器的調節位置進行相應計算，并得出該智能氣體傳感器的剩余壽 命。如圖3所示，為本技術剩余壽命預測裝置的硬件電路圖。其中，傳感信號提 取單元1包含有傳感信號輸入端口 WHT、RED和BLK、以及主要由電阻R2、R6、R9、RlO組成 的惠斯頓電橋測量電路，其中R2和R6阻值相等，例如是3. 57k，R9與10阻值大致相同， 且RlO阻值可作適當調整；信號處理與放大單元2中的精密儀用放大器采用德州儀器的 INA129芯片，其信號輸入的兩端分別接到傳感信號提取單元1的兩輸出端，增益電阻采用 電阻R5，例如是15k ；滿量程調整單元3采用數字電位器AD5162BRZ10，其連接方式見圖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，從而通過軟件對數字電位 器AD5162BRZ10的設置，實現對精密儀用放大器的增益的調節；剩余壽命測定單元4可通過 微處理器結合軟件設置的方法來實現，其實現方法在下面結合具體實施例進一步說明。實施例1一種智能氣體傳感器剩余壽命預測裝置采用圖1的架構、圖2的硬件以及圖3的 詳細電路來構成，運行在某種氣體傳感器上，對于該傳感器進行壽命預測，得出該傳感器的 剩余壽命。其預測方法如圖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1步向傳感探頭通入標準的校驗氣體。由于此時的傳感器為全新的合格傳感 器，因此傳感信號提取單元1從傳感信號輸入端口 WHT、RED和BLK獲得額定的輸入信號， 兩輸出端應為一額定值，例如是IOOmV (如果有偏差，可通過可調電阻RlO進行調整)，該 IOOmV差分信號輸入到信號處理與放大單元2中的精密儀用放大器INA129的輸入端，在 INA129輸出端產生一輸出電壓。第本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種智能氣體傳感器剩余壽命預測裝置，其特征在于：包括傳感信號提取單元（１）、信號處理與放大單元（２）、滿量程調整單元（３）、剩余壽命測定單元（４）；所述傳感信號提取單元（１）與信號處理與放大單元（２）相連接，信號處理與放大單元（２）與滿量程調整單元（３）相連接，滿量程調整單元（３）與剩余壽命測定單元（４）電連接或通信連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：張曉明，
申請(專利權)人：無錫格林通安全裝備有限公司，
類型：實用新型
國別省市：32[中國|江蘇]