一种固态聚合物一氧化碳传感器的制作方法

1.本实用新型属于煤矿环境气体检测传感器领域，涉及一种固态聚合物一氧化碳传感器。


背景技术：

2.一氧化碳传感器作为煤矿一氧化碳气体浓度监测的主要仪表，在火灾早期预警方面发挥了重要的作用，是目前使用最成熟最广泛的火灾预警监测手段。经过十余年的发展，基于液态电解质的电化学一氧化碳气体检测传感器分辨率高、检测下限低，是煤矿一氧化碳传感器的主要技术原理。但是基于液态电解质的电化学敏感元件在煤矿井下高湿环境中吸水性强，容易漏夜导致使用寿命大幅降低，同时导致传感器工作不稳定，存在交叉气体干扰产生误报警。因此具有更好检测性能的基于红外检测原理、激光检测原理或者基于固态聚合物电化学检测原理成为了新的一氧化碳气体检测技术研究方向。
3.目前国内工业检测领域已经设计出了红外一氧化碳传感器，但是气室大、光程长，无法小型化，且存在气体交叉干扰，不具备开发成矿用本质安全型仪表的技术条件；基于激光检测技术的一氧化碳传感器，受制于激光器定制、光学结构设计、成本等因素，尚无具备应用价值的工程样机。目前各厂家一氧化碳传感器均采用基于液态电解质的电化学一氧化碳气体敏感元件检测环境气体浓度，当环境中湿度较大时，敏感元件寿命大幅缩短，当环境中存在胶轮车尾气或硫化氢气体时传感器就会出现误报警，严重影响监测监控的有效性，影响煤矿安全生产。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种基于固态聚合物电化学检测原理的一氧化碳传感器，避免出现液态电解质的漏液问题，同时解决氮氧化物和含硫气体的交叉干扰，实现一氧化碳气体浓度的精准检测。
5.为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
6.一种固态聚合物一氧化碳传感器，包括主壳体1、模块化主板4、一氧化碳气体检测模组、蜂鸣器腔体5和灯罩底座组件8。模块化主板4固定在主壳体1上，蜂鸣器腔体5固定在主壳体1侧边上，灯罩底座组件8固定在主壳体1下部，一氧化碳气体检测模组固定在灯罩底座组件8中。
7.一氧化碳气体检测模组包括依次连接的敏感元件、信号处理电路和微处理器ⅰ；敏感元件包括工作电极、参比电极、对电极、固态电解质、气体选择过滤膜以及气体扩散孔，其中气体选择过滤膜不少于一层。对电极用于构成敏感元件信号回流电路，参比电极需要和工作电极维持一定的恒电位，是敏感元件内电解质发生氧化还原反应的必要条件。
8.优选地，模块化主板4包括微处理器ⅱ，以及分别与微处理器ⅱ连接的通讯电路、电压转换电路、显示电路、声光报警控制电路、遥控接收电路和通讯接口电路。
9.优选地，声光报警控制电路分别与蜂鸣器腔体5内的蜂鸣器和灯罩底座组件8内的
发光灯连接，通讯接口电路与一氧化碳气体检测模组连接。
10.优选地，该传感器还包括后盖2、下护罩11以及主壳体显示窗17；其中主壳体1和后盖2通过密封防水胶圈7进行固定，下护罩11固定在主壳体1下部，主壳体显示窗17固定在主壳体1上。
11.本实用新型的有益效果在于：本实用新型采用基于固态聚合物的一氧化碳传感器，使用寿命大幅提高，同时在气体检测模组的敏感元件中设计气体选择过滤膜，能够过滤吸收氮氧化物气体、含硫气体，提高了气体选择性，解决了氮氧化物和含硫气体的交叉干扰问题，实现煤矿井下一氧化碳气体浓度的精准检测。
12.本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
13.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：
14.图1为一氧化碳传感器正视图；
15.图2为一氧化碳传感器底视图；
16.图3为一氧化碳传感器侧视图；
17.图4为一氧化碳传感器后视图；
18.图5为一氧化碳传感器电气连接图。
19.附图标记：1-主壳体；2-后盖；3-航空插座；4-模块化主板；5-蜂鸣器腔体；6-螺钉ⅰ；7-密封防水胶圈；8-灯罩底座组件；9-螺钉ⅱ；10-螺钉ⅲ；11-下护罩；12-螺钉ⅳ；13-前铭牌；14-后铭牌；15-煤安标志牌；16-通气嘴；17-主壳体显示窗。
具体实施方式
20.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
21.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
22.本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，
而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
23.如图1至图4，为固态聚合物一氧化碳传感器各视图的示意图，该传感器包括主壳体1、后盖2、航空插座3、模块化主板4、蜂鸣器腔体5、密封防水胶圈7、灯罩底座组件8、下护罩11、前铭牌13、后铭牌14、煤安标志牌15、通气嘴16、主壳体显示窗17。其中后盖2与主壳体1之间围有一圈密封防水胶圈7，并且后盖2与主壳体1通过螺钉ⅳ12进行固定；航空插座3设置在主壳体1侧边，用于连接电源；模块化主板4通过螺钉ⅰ6固定在主壳体1上；蜂鸣器腔体5也固定在主壳体1侧边，且其内的蜂鸣器与模块化主板4内部的声光报警控制电路连接；灯罩底座组件8通过螺钉ⅱ9固定在主壳体1下部，其内部的发光灯与模块化主板4内的声光报警控制电路连接；下护罩11通过螺钉ⅲ10固定在主壳体1上；前铭牌13和主壳体显示窗17设置在主壳体1正面，后铭牌14和煤安标志牌15设置在主壳体1背面；通气嘴16设置在传感器底部，用于通入环境中的气体。
24.图5所示为一氧化碳传感器的电气连接理图，其中通讯电路、显示电路、声光报警控制电路、电压转换电路、微处理器ⅱ、遥控接收电路和通讯接口电路是模块化主板4的组成部分。其中显示电路设置有显示器件，可显示一氧化碳气体浓度值，还可以显示传感器调校和设置的信息，主壳体显示窗17为透明塑料件，其在主壳体1上的位置与显示器件相对应，可通过显示窗查看显示器件的显示内容。通讯接口电路与一氧化碳气体检测模组连接。声光报警控制电路分别与蜂鸣器腔体5内的蜂鸣器以及灯罩底座组件8内的发光灯连接。通讯电路与电压转换电路分别与监控分站信号连接。
25.一氧化碳气体检测模组包括依次连接的敏感元件、信号处理电路、微处理器ⅰ，通过敏感元件来检测一氧化碳气体。敏感元件中包括工作电极、参比电极、对电极、固态电解质、气体选择过滤膜以及气体扩散孔，其中气体选择过滤膜含有能够过滤吸收氮氧化物气体、硫化氢气体的化学物质，至少设置一层。
26.本实施例中，一氧化碳气体检测模组的敏感元件型号为01-es4-co-1000-01，一氧化碳气体检测模组中微处理器型号为pic16f1783，模块化主板4中微处理器型号为tm4c123ge6pz。
27.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。