gjg40礦用紅外甲烷感測器
使用說明書
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版本：第1版
日期：2023年8月
執行標準：q/jld 39-2008
《gjg40礦用紅外甲烷感測器》
北京中煤安泰機電裝置****
1 概述
gjg40礦用紅外甲烷感測器是採用紅外光波測量模組製成的固定式智慧型甲烷測量儀表。該儀器適用於煤礦井下各作業場所測量空氣中的甲烷濃度，並可用於甲烷抽放系統測量抽放氣體中甲烷氣體的濃度。該儀器具有壽命長、調校周期長、穩定可靠等優點；並具有紅外線遙控調校功能、超限聲光報警功能和超限斷電指令輸出功能。
儀器無如何調節孔以及需要調節的零件，密封效能好，工作更可靠。該儀器具有多種訊號輸出制式，可選擇頻率量或數字量輸出，可與國內各種監測系統配套使用。
2 產品分類
2.1型號及含義
g j g 40 測量範圍：0～40％ch4
敏感元件型別：光學（紅外）元件
甲烷代號
產品類別「感測器」代號
2.2 感測器防爆型式採用礦用本質安全兼隔爆型，防爆標誌為「exibdi」。
2.3 外形尺寸：296mm×120mm×52mm
2.4 質量：約2㎏
3技術要求
3.1 工作條件
a) 溫度：0～40℃
b) 相對濕度：≤98%（25℃時）
c) 大氣壓力：80kpa～116kpa
d) 風速：0～8m/s
e) 煤礦井下具有甲烷氣體**性危險的環境中，測量空氣或管道中的甲烷濃度。
f) 貯存溫度為（-40～60）℃。
3.2 測量範圍： 0～40％ch4 ；輸出訊號制式(頻率)：200～1000hz，調製式數碼訊號；
3.3 感測器採用擴散取樣方式，取樣頭上應有防塵和防風速影響的保護罩。
3.4 感測器應以百分體積濃度表示測量值，其解析度應為0.01% ch4，並應能表示顯示值的正或負。
3.5 感測器應具有採用遙控器調校的功能。
3.6 顯示值的穩定性和基本誤差
3.6.1顯示穩定性
在0.0～4.00ch4範圍時，當甲烷濃度保持恆定時，感測器的顯示值或輸出訊號值（換算成甲烷濃度）的變化量應不超過0.04％ch4。
在＞4.0～40％ch4範圍時，當甲烷濃度保持恆定時，感測器的顯示值或輸出訊號值（換算成甲烷濃度）的變化量應不超過0.2％ch4。
3.6.2 感測器的基本誤差應符合表1的規定：
表13.7 感測器的響應時間：≤20s
3.8 報警、斷電輸出功能
3.8.1報警功能
3.8.1.1報警點在0～4％ch4範圍內可調，出廠時設定為1.00％ch4，報警點誤差：±0.05% ch4
3.8.1.2 報**式：聲、光
a) 聲級強度：≥80 db(a)；
b) 光可見度：20m處清晰可見。
3.8.2 斷電輸出功能
a) 斷電點：可調，出廠時設定為1.5％ch4，斷電點誤差：±0.1％。
b) 復電點：可調，出廠時設定為1.0％ch4，復電點誤差：±0.1％。
c) 斷電訊號輸出：≥5vdc/20ma的直流訊號，或光電隔離輸出。
3.9 感測器與關聯裝置的最大傳輸距離為2km，使用電纜的單芯截面積大於1.5mm2，其分布引數為：
電阻≤12.8ω/km，電容≤0.06μf/km，電感≤0.
8mh/km。
3.10 本安引數a）ui ：18.5v ii ：85ma b）ci： 0 uf，li： 0 mh
4 工作原理
4.1 整機工作原理
儀器由電源電路、紅外模組工作電路及訊號放大電路、a/d轉換電路、智慧型訊號處理、顯示電路、報警/斷電電路、訊號輸出電路等構成。
電源電路將配接裝置提供的電源穩壓為5v電壓，供給整機電路使用。
甲烷氣體檢測元件採用紅外光波甲烷檢測模組，並由精密器件組成紅外模組專用檢測電路。該檢測電路輸出的檢測訊號經訊號放大電路處理後，供後續電路使用。
報警/斷電電路由蜂鳴器、發光二極體和驅動電路構成。當甲烷濃度超過設定的報警點時，儀器會發出聲光報警訊號。當甲烷濃度超過設定的斷電點時，儀器會有斷電指令訊號輸出；甲烷濃度超過斷電點以後，只有當甲烷濃度降低到設定的復電點以下時，儀器才會解除斷電指令輸出。
4.2 儀器的功能介紹
儀器剛通電開機後，顯示微控制器軟體的版本資訊，儀器內部進行自檢。自檢結果正常後，進入工作狀態。
儀器進入正常工作狀態後，可通過遙控器對儀器進行校正或設定報警點、斷電點、復電點。對儀器進行校正應該在儀器通電預熱15分鐘後進行。
5 使用方法
5.1 安裝
儀器應安裝在井下無淋水的地點。
儀器的五芯插頭的引腳或喇叭口引線排列如下：
1腳---電源正，紅線；
2腳---電源負，黑線；
3腳---輸出訊號，黃線；
4腳---斷電指令輸出，藍線；
5腳---電源正（斷電指令輸出時使用），綠線。
5.2 調校與設定
通過遙控器，使用者可對儀器的如下七個引數進行調整或設定：
a) 甲烷零點；
b) 甲烷滿度；
c) 報警點；
d) 斷電點；
e) 復電點。
儀器正常使用時，按照相關規程要求其校正週期應不超過15天。由於紅外檢測模組具有優良的工作穩定性，校正間隔可適當增加，但一般不超過30天為宜。校正時推薦使用純淨的標準空氣或氮氣進行調零，滿度校正時宜使用濃度為量程的40.
0%左右的甲烷標準氣體；地面校正時，可在空氣新鮮的環境中進行調零。
儀器開機預熱以後，再進行校正。當預熱時間不足5分鐘時，對儀器進行調零及調滿度的操作均無效，儀器會發出聲光提示訊號（短促的四次聲光提示訊號）。
校正的順序是先調零，後調滿度。
5.2.1 調零
儀器開機預熱15分鐘後，使遙控器正對儀器的顯示視窗，按一下「開關」鍵，儀器進入調零狀態，此時儀器的千位數顯示「0」並閃爍。
將儀器置於新鮮空氣中，或對儀器探頭通入純淨的標準空氣或氮氣，流量為200ml/min，待讀數穩定後，按一下遙控器的「向下」鍵，儀器即自動歸零。
儀器調零以後，如果要取消剛才的調零操作，按一下遙控器的「向上」鍵即可。但是，如果調零以後又按了遙控器的「開關」或「轉換」鍵，就無法取消剛才的調零操作。
當開機預熱時間不足5分鐘時，儀器不執行調零指令，並有聲光提示。
5.2.2 調滿度
儀器調零以後，按一下遙控器的「轉換」鍵，儀器進入調滿度狀態，此時儀器的千位數顯示「1」並閃爍。
對儀器探頭通入濃度為量程的40%左右的甲烷標準氣體，流量為150ml/min，待讀數穩定後，通過按遙控器的「向上」、「向下」鍵，使儀器的顯示值與所用標準氣體濃度一致即可。
5.2.3 報警點設定
高濃度甲烷調滿度以後，按一下遙控器的「轉換」鍵，儀器進入報警點設定狀態，此時儀器的千位數顯示「b」並閃爍。通過按遙控器的「向上」、「向下」鍵，即可設定報警點。
5.2.4 斷電點設定
報警點設定以後，按一下遙控器的「轉換」鍵，儀器進入斷電點設定狀態，此時儀器的千位數顯示「d」並閃爍。通過按遙控器的「向上」、「向下」鍵，即可設定斷電點。
5.2.5復電點設定
斷電點設定以後，按一下遙控器的「轉換」鍵，儀器進入復電點設定狀態，此時儀器的千位數顯示「f」並閃爍。通過按遙控器的「向上」、「向下」鍵，即可設定復電點。
復電點設定以後，按一下遙控器的「轉換」鍵或「開關」鍵，使儀器退出遙控狀態。
5.2.6 報警功能的關閉
當儀器用於管道測量時，可以通過遙控器將報警功能、斷電功能關閉。
5.3 遙控器的使用方法
遙控器有四個鍵，分別是「開關」、「轉換」、「向上」、「向下」。使用時，遙控器正對儀器的顯示視窗，按一下「開關」鍵，儀器進入遙控狀態，此時儀器的千位數顯示「0」並閃爍。通過遙控器的「轉換」鍵，可以將儀器按上述a~g的順序依次切換引數，並可從千位數顯示的符號加以區別各引數。
在各引數狀態下，通過遙控器的「向上」和「向下」鍵，可以調節該引數大小。詳細的調節方法在本說明書4.2.
1~4.2.7條中敘述。
調節完後，再按一下「開關」鍵，儀器退出遙控狀態，恢復正常的測量狀態。當儀器在遙控狀態的最後乙個引數（復電點設定）時，按一下「轉換」鍵和按一下「開關」鍵效果一樣，都能使儀器退出遙控狀態。
5.4 儀器的輸出訊號
5.4.1 頻率輸出
輸出訊號為頻率時，除了有不同的頻率範圍以外，儀器的輸出電路還有如下幾種型式，以供使用者訂貨時選擇：
a) npn三極體輸出型式—三極體的集電極上拉輸出，上拉電阻300歐/5v；輸出電流：流入 50ma。輸出引線接法：輸出訊號（三極體的集電極）接在大五芯插頭3腳, 黃線。
b) pnp三極體輸出型式—三極體的集電極開路輸出，輸出電流：流出 10ma/5vp-p。輸出引線接法：輸出訊號（三極體的集電極）接在大五芯插頭3腳, 黃線。
5.4.2 數碼訊號輸出：調製式數碼訊號。
5.4.3 斷電指令輸出
斷電指令輸出電路型式如下：
pnp三極體輸出型式—三極體的集電極開路輸出，輸出電流：流出 10ma/5vp-p。輸出引線接法：輸出訊號（三極體的集電極）接在五芯插頭4腳, 綠線。
6 使用與維護
6.1 新儀器的啟用
使用者收到新儀器後，應在地面與監測系統的關聯裝置和配接裝置連線，通過試驗後再下井安裝投入使用，以確認儀器的各項效能完好。
6.2 儀器的收藏
儀器長期不用時，應放置在空氣新鮮、乾燥、無腐蝕氣體、無輻射、無強烈震動的環境中。當儀器再次啟用時，應進行校正，並檢查儀器的穩定性，以確保儀器的正常使用。
6.3 更換紅外模組
當儀器的黑白元件靈敏度降低到5 mv/1%ch4時，或黑白元件的穩定性不好時，或黑白元件的中點電壓偏離太大時，應更換黑白元件。更換黑白元件時，應注意元件的極性，不能焊反。更換黑白元件的同時，應對補償電阻一起更換。
補償電阻值一般寫在黑白元件上，實際電阻值與要求的補償電阻值之間的誤差不得超過5歐。補償電阻的焊接位置在電路板的右下方標有r*的焊盤上。電路板上留有兩個電阻串聯的位置，當只有乙個補償電阻而不需要串聯時，應跨過中間兩個焊盤，直接將補償電阻焊在兩端的焊盤上。
更換過黑白元件的儀器，必須進行校正，方可下井使用。
6.4 更換熱導元件
當儀器的熱導元件靈敏度降低到1.5 mv/1%ch4時，或熱導元件的穩定性不好時，或熱導元件的中點電壓偏離太大時，應更換熱導元件。更換熱導元件時，應注意元件的極性，不能焊反。
更換過熱導元件的儀器，應進行校正，方可下井使用。
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