山东泽荣GJ4/40煤矿用高低浓度甲烷传感器

　　1 概述

　　GJC4/40型矿用高低浓度甲烷传感器（以下简称传感器）是一种允许在煤矿井下爆炸性气体环境中正常使用的矿用本安兼隔爆型设备，用于检测煤矿井下空气中的甲烷含量。它可以实现井下甲烷浓度的实时测量显示并具有超限声光报警功能，同时能够将井下甲烷浓度转换成电信号输送给分站。

　　本产品执行常州迪泰科特测控设备有限公司企业标准《Q/DM026-2010》。

　　2 适应的环境条件

　　a) 环境温度：0℃～＋40℃；

　　b) 湿度：≤98%；

　　c) 大气压力：80kPa～116kPa；

　　d) 风速：≤8m/s；

　　e) 无显著振动和冲击的场合；

　　f）煤矿井下有甲烷爆炸性混合物但无破坏绝缘和腐蚀性气体的场合。

　　3 技术参数

　　3.1 防爆型式

　　矿用本安兼隔爆型，防爆标志为“ExibdⅠMb”。

　　3.2 工作电源

　　a) 工作电压：直流9V~24V；

　　b) 额定工作电流: ≤55mA(18V时)。

　　3.3 输出信号(出厂时只有一种)

　　3.3.1 RS485信号

　　a) 半双工传输方式，传输速率:2400bps；

　　b) 传输距离：2km（使用MHYV煤矿用阻燃电缆，其单芯截面积为1.5mm2）；

　　c) 信号电压峰峰值：2V~12V。

　　3.3.2 频率信号

　　a) 低浓度端：200Hz～1000Hz(线性对应0~4.00%)，正、负信号脉冲宽度不小于0.3ms；

　　b) 高浓度端：1200Hz～2000Hz(线性对应0~40.0%或0~100%),正、负信号脉冲宽度不小于0.15ms；

　　c) 高电平不小于3.0V（拉电流为2mA时），低电平不大于0.5V（灌电流为2mA时）。

　　3.3.3 电流信号

　　a) 1mA～5mA或4mA～20mA电流信号(线性对应0~40.0%或0~100%,也可选择0mA～5mA或0mA～20mA)；

　　b) 负载能力：1mA～5mA时≥800Ω；4mA～20mA时≥200Ω。

　　3.4 量程：（0～40.0）%CH4，可选为（0～100）%CH4；

　　3.7 显示分辨率

　　传感器以百分体积浓度表示测量值，采用数字显示，在（0.00～9.99）%CH4浓度段，分辨率不低于0.01%CH4，在10.0%CH4以上浓度段，分辨率不低于0.1%CH4。

　　3.8 工作转换点

　　传感器中载体催化元件与热导元件工作转换点设置范围为（3.00～4.00）%CH4,由低浓度转换为高浓度转换点为3.90%CH4,由高浓度转换为低浓度转换点为3.10% CH4。传感器具有保护载体催化元件的功能。

　　3.9甲烷显示值稳定性

　　在（0.00～4.00）% CH4范围内，当甲烷浓度保持恒定时，传感器的显示值或输出信号值（换算为甲烷浓度值）的变化量不超过0.04%CH4。

　　在（4.00～40.0/100.0）% CH4范围内，当甲烷浓度保持恒定时，传感器的显示值或输出信号值（换算为甲烷浓度值）的变化量不超过0.40%CH4。

　　3.10 风速影响

　　传感器在8 m/s风速条件下，显示载体催化元件指示值时，其指示值的漂移量不超过

　　±0.01%CH4；显示热导元件指示值时，其指示值的漂移量不超过±0.10%CH4。

　　3.11 基本误差

　　传感器的基本误差符合表1的规定。

　　表1 传感器的基本误差（载体催化元件检测时）

　　测量范围%CH4 基本误差

　　0.00～1.00 ±0.10%CH4

　　1.00～3.00 真值的±10%

　　3.00～4.00 ±0.30%CH4

　　传感器在热导元件检测时的基本误差应符合表2的规定。

　　表2 传感器的基本误差（热导元件检测时）

　　测量范围%CH4 基本误差

　　4.00～满量程 真值的±10%

　　3.12 传感器在转换点转换时的附加误差不超过1.00%CH4。

　　3.13 响应时间

　　传感器的响应时间不大于20s。

　　3.14 声光报警功能

　　a) 传感器能在0～2.50%范围内设置报警点（出厂设为1.00%）,报警显示值与设定值的差值不大于±0.05%CH4。

　　b) 报警声级强度在1m远处的声级不小于80dB（A）；光信号在黑暗环境中20m远处清晰可见。

　　3.15 断电功能

　　传感器能在0～2.50%范围内设置断电点（出厂设为1.50%）,断电显示值与设定值的差值不大于±0.05%CH4。

　　3.16 感器的标定流量：200ml/min。

　　4 主要结构特征及工作原理

　　4.1 外形尺寸及重量

　　a) 外形尺寸（如图1，长×宽×高）：252mm×126mm×51mm；

　　b) 重量：约1kg。

　　图１ 甲烷传感器外形图

　　4.2 主要工作原理

　　该传感器由供电电源、甲烷检测头、检测及信号处理电路、红外接收头、单片机以及显示电路、声光报警电路等部分组成，工作原理如图2所示。

　　图2 甲烷传感器原理框图

　　5 使用与接线

　　传感器出厂时配有矿用4芯电缆（MHYV煤矿用阻燃电缆，其单芯截面积为1.5mm2），电缆有与传感器配对的4芯接头，电缆各芯按颜色区分，代表意义如下：

　　表2 接线规则表

　　线的颜色

　　信号类型

　　蓝

　　绿

　　白

　　红

　　RS485信号 485-A 485-B 电源负 电源正

　　频率信号 电源负 断电输出正 频率输出正 电源正

　　电流信号 电源负 电流输出负 电流输出正 电源正

　　6数码管及LED显示说明

　　数码管的分布见图3，位为功能显示，后三位显示甲烷浓度值，左边的发光二极管为指示灯，最末位的小数点亮，表示传感器工作电压超出范围（大于25V或者小于8.5V）。

　　频率、电流信号指示

　　电源、通讯指示 功能显示 甲烷浓度值显示

　　图 3 四位数码管

　　指示灯在各种输出类型中的状态及作用如表3所说明：

　　表3 指示灯功能表

　　状态

　　指示灯类型 亮 闪烁 灭

　　红色 电源正常 485方式正在通信 故障

　　绿色 输出信号正常 - 输出信号开路

　　报警灯 在高浓段校准模式 在报警 在低浓段校准模式或未报警

　　7传感器的现场调整

　　传感器可使用我公司的FYF3型发送器进行调整，其外形如下图4所示，在本传感器中只需使用功能、“”、“” 三个按键。