0 前言

检验煤层气最有效最经济实惠的办法是催化燃烧装置方式，即把金属催化剂空气氧化钯黑涂在精确测量元器件表层，另配以工艺性能同样的对照品元器件构成精确测量电桥电路（黑与白元器件）。二只元器件用铂丝加温到摄氏度400度，当空气中带有易燃气体时，精确测量元器件在催化的效果下，在部件表层产生催化反应速度，使溫度升高，根据精确测量二只元器件的温度差就能辨别出煤层气的成分［1］。因为催化反应元器件在检验可燃性气体层面拥有电源电路简易、靠谱、便宜等众多的优势性能，在全国各地煤矿安全生产检验方面获得了广泛运用。催化燃烧装置型瓦斯检测仪器是当今煤矿业中应用最普遍、最大多数的瓦斯检测仪器。是煤矿业用于监控煤矿煤层气动态性的高效专用工具。

可是，媒介催化反应元器件有一个严重的缺点，便是只有精确测量4% 浓度值之下的甲烷气体汽体，当空气中的煤层气浓度值值超出4% 后，元器件便会产生“激话”状况导致永久性毁坏，使检测范围被限制在很不足的范围里。假如可以处理催化反应元器件的“激话”难题，那将为煤矿安全生产产生一场很大的转型。

1 传统式的催化燃烧装置检验的难题

传统式的检验基本原理是检验催化反应元器件与对照品元器件的温度差得到浓度值数据信号，伴随着浓度值升高，元器件溫度必定升高，“激话”状况难以避免。当被测汽体中甲烷气体浓度值超过4% 时，断开桥路的加温电流量，殊不知实践经验证明，虽然有维护电源电路存有，或是无法合理维护感应器元器件。

依据参考文献，不管哪些秘方的金属催化剂，在外表温度》600℃后，金属催化剂空气氧化钯黑都没法抵抗氧化性氧化反应的产生，結果导致检验部件的毁坏。

当催化反应元器件被引燃以后，再断开开关电源也没法消灭，元器件会一直保持点燃情况，直至将其损坏截止。而在高浓甲烷气体自然环境下，不大的动能“开启”便会造成 催化反应元器件的彻底损坏，而仪表盘检验又一定让元器件在点燃情况工作中，这就是我们务必要处理的重要。

大家干了那样一个实验，在黑喑的条件中，往实验杯里通以10% 浓度值的甲烷气体气样（9.5％ 浓度值的煤层气汽体具备最明显的发生爆炸特点），接入精确测量桥路开关电源，让元器件进到催化反应速度情况，检验元器件在煤层气和O2的反映下马上传出光亮的辉煌；这时候马上断开桥路开关电源，可是催化反应速度并沒有终止，催化反应速度造成的卡路里还会继续保持点燃， 这类点燃的动能来自甲烷气体与O2的反映，这就是尽管关闭电源维护，但仍旧不可以合理避免“激话”的缘故。

2 甲烷传感器催化反应元器件的高浓冲击性难题

催化反应元器件精确测量高浓甲烷气体时，因甲烷气体占用了空气中的O2，使催化反应速度不仅沒有提升，反倒伴随着浓度值提高而降低，浓度值越高精确测量值反倒越小。具体运用中这类特点具有着巨大风险，这就是长期性困惑我们的二值性误测难题。

处理二值性的问题的关键是如何确定仪器设备的赋值区段，不一样的范围会得到不一样的精确测量結果。大家选用催化反应元器件与热传导元器件组成方法生产制造了多少浓组合型甲烷传感器，但因为热传导元器件在测量范围的高档和中低端屏幕分辨率低，在两元器件精确测量的交叉点上没法符合，不可以精确转换。又因为二种元器件工作中原理不一样，两主要参数的整定值、精确测量优化算法没法统一，再再加上双元器件、双供电系统、双零点、双精度、双赔偿，使仪器设备的应用越来越极为繁杂，更不能接纳的是二种元器件转换时需要历经较长的断电/加温变换全过程，这期内仪器设备是“休止”情况，在時间上和检测值上全是不持续的，那样就给产品的推广运用产生巨大阻碍。黑与白元器件特点曲线图如图所示1所显示。

处理催化反应元器件的高浓冲击性难题，便是处理催化反应元器件高溫的难题，或是要从桥路均衡上处理。在持续供电系统的检验桥道路上，一切的輔助操纵，都是会取得成功地将失调的桥路纠正，可是被外电路钳制成均衡的桥路并不等于控温的桥路，桥路的平衡条件是对角线特性阻抗相乘相当于另一边特性阻抗相乘，以下式：Z1×Z4=Z2×Z3

假如Z4是精确测量元器件，Z3为对照品元器件，在高浓甲烷气体自然环境中Z4溫度升高后对Z4多方面分离操纵，终将造成其串联特性阻抗降低，不大的分离操纵就可以将桥路修复到平衡状态，分离所造成的减温实际效果无足轻重，不能改进高溫对精确测量元器件的激话状况，而且合闭的操纵环城路必须二只元器件的温度差来保持赔偿电流量，在理论上就终究完成不上精确测量元器件的“控温”，这时精确测量元器件与对照品元器件温度差并沒有减少是多少，只是是维系了桥路的均衡，也不能具有对元器件的保障功效。

要制定出真实的控温检验桥路，就务必撇开持续电流量供电系统的传统的方式，以确保精确测量元器件与对照品元器件溫度始终相同。

大家根据一个微型机解决集成ic产生的闭环控制反馈机制，逼迫检验部件与对照品元器件维持在平衡状态，使精确测量元器件工作中在恒溫模式下。那样的检验环城路使精确测量元器件的溫度与对照品元器件开展溫度较为，当条件中的甲烷气体汽体在精确测量元器件表层点燃时，精确测量元器件的气温将迅速升高使电桥电路不平衡，微解决集成ic产生的闭环控制反馈机制检测到偏位数据信号后，輸出操纵差分信号，将早已偏位的桥路“纠正”回家，使控制回路循环往复的工作中在“偏位”/“校准”的震荡当中，精确测量元器件的气温是以细小的锯齿波形状的运动轨迹在控温区起伏。这一变化的温度差不大，仅有零点多次的区别，大部分能够觉得对照品元器件和检测元器件的气温是相同的。传统式的检验桥路与控温桥路的浓度值溫度特点如图所示3［4，5，6］。

空气中的甲烷气体浓度值越高，从均衡到失调的衔接時间就越少，根据检查这一提温時间，就可以获得与甲烷气体浓度值成比例的检测主要参数。这类方式确保了在一切甲烷气体浓度值下，精确测量元器件的环境温度不会改变，完全高效地避免了高浓甲烷气体的点燃，大大的增加了催化反应元器件的使用期限，也使仪器设备的零点可靠性、精密度可靠性获得了的提升 。

3 总结

设计方案的单脉冲供电系统检验桥路与传统的的精确测量原理迥然不同，精确测量桥路是恒温恒湿的，不管检验多浓度较高的的煤层气，检验部件的气温都不会改变，因此 它可以抗高浓冲击性，可以有着更长的使用寿命和很好的可靠性。

该办法与传统的的检查方式差别取决于，检验元器件工作中于间歇性单脉冲供电系统情况，检验元器件不随甲烷气体溫度转变，仅有意见反馈环城路中的单脉冲頻率与甲烷气体浓度值呈正比例关联。从宏观的视角上看，单片机设计检验的是精确测量元器件上溫度的升高速度，而传统的方式则是检验元器件上的绝对温度。综合性之上，所显示实际效果优良。

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