油船液货舱逸出气体油气浓度检测装置的制造方法
油船液货舱逸出气体油气浓度检测装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及油船油气浓度检测技术领域，尤其设及一种能实时监控并快速检 巧拙油船液货舱室的逸出气体油气浓度的检测装置。
【背景技术】
[0002] 油船在装满油品运输的过程中由于环境温度变化W及油船在运行过程中的摇动 等因素会使油品不断的挥发出油气，油船液货舱空间上部不断集聚的含油蒸汽和氧气达到 一定浓度，由于热源、静电等作用下，可能会酿成火灾或爆炸。
[0003] 现有油船多采用向液货舱内充入惰性气体和通过船舶呼吸阀及呼吸阀组件向大 气排出气体的方法来维持舱内油气平衡；即向油船液货舱空间上部充入一定量的惰性气 体，则液货舱中的油气及氧气的体积百分比将降低，当油气及氧气的体积百分比降低到一 定值时就可避免液货舱发生火灾或爆炸。当液货舱中的油品不断挥发出油气，导致液货舱 中混合气体的压力不断升高，当液货舱中的压力高于船舶呼吸阀的启阀压力时，呼吸阀自 动打开，混合气体经过呼吸阀排出妪外，直到混合气体压力降低到呼吸阀的关阀压力时，呼 吸阀自动关闭，此时液货舱中的油气及氧气含量低于着火及爆炸所对应的极限浓度，有效 地降低了油船发生火灾及爆炸的风险，保证了船舶和人员的安全。
[0004] 然而通过船舶呼吸阀及呼吸阀组件排出油气的方法，不可避免会出现不必要的液 货损失。另外，此种方式不能准确实时监控舱内油气状况，使油船在运输油品的过程中仍存 在一定的风险，呼吸阀损坏、人员操作不当等仍然可能引起液货舱火灾或爆炸，且通过船舶 呼吸阀及呼吸阀组件排出的油气还会对人员及环境造成一定的危害。
[0005] 为了方便对油气浓度检测工作进行有效地、动态地、精准地开展，需要对现有的油 气检测装置作进一步的改进。
【发明内容】
[0006] 本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种能够连续、 自动、在线检测油气浓度的油船液货舱逸出气体油气浓度检测装置。
[0007] 本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为；该油船液货舱逸出气体油气 浓度检测装置，其特征在于：包括风机、压力容器、测量室、A/D数模转换电路巧片、DSP微 处理器和显示器，所述风机、压力容器和测量室依次连通，所述测量室内设置有红外发光装 置和接收红外信号的红外传感器，所述A/D数模转换电路巧片分别连接所述红外传感器和 DSP微处理器，所述DSP微处理器连接显示器；其中，
[000引所述风机，用于将气体从液货舱室中抽出；
[0009] 所述压力容器，用于消除从所述风机中排出的气体的压力；
[0010] 所述测量室，用于存储由压力容器中输入的气体，并利用测量室内的红外发光装 置和红外传感器，输出红外信号经气体后的信号给A/D数模转换电路巧片；
[0011] 所述红外发光装置，用于向测量室中的气体发射红外光；
[0012] 所述红外传感器，用于检测红外发光装置所发红外光穿透气体后的信号强度；
[0013] 所述A/D数模转换电路巧片，用于将红外传感器检测的模拟信号转换为数字信 号，并输出给DSP微处理器；
[0014] 所述DSP微处理器，用于对接收的数字信号进行处理，并计算获得油气浓度数据；
[0015] 所述显示器，用于将DSP微处理器处理后的油气浓度数据进行显示。
[0016] 进一步地为得到较为稳定的电流信号，该油船液货舱逸出气体油气浓度检测装置 还包括信号放大整流器，所述信号放大整流器分别连接所述红外传感器和连接所述A/D数 模转换电路巧片。W对所述传感器输出的电信号进行放大整流的高精密放大整流电路。
[0017] 进一步地为便于工作人员采取必要措施，所述微处理器还连接有声光报警模块， 所述声光报警模块用于将所述油气浓度数据进行参数分析，若所述油气浓度数据高于预设 值，则启动报警。
[001引进一步地，所述风机的进风口连接有控制压缩空气及采样气体流通的电磁阀组， 而所述风机的出风口连接所述压力容器。
[0019] 进一步地，所述压力容器与所述测量室之间连接有能对压力容器排出的气体流量 进行调节的可调节流阀。该样测量室即能对从可调节流阀中排出的气体进行油气检测。
[0020] 与现有技术相比，本实用新型的优点在于风机将待测油气抽至压力容器中，再通 入测量室中进行检测，经传感器输出的电流信号，经微处理器处理传感器发出的信号并获 得油气浓度数据后，将接收到的油气浓度数据实时显示在显示器上，该样不但实现了实时 在线检测，W便工作人员及时采取有效地措施，而且整套装置不易受到环境的干扰，检测油 气较为准确，成本较为低廉，快捷，使用方便，满足可燃气及油气检测报警器的检定要求，对 保证油库、煤矿等安全，避免人员窒息中毒事故的发生具有重要作用，能够极大的减少油气 的浪费和提高船舶及人员的安全。
【附图说明】
[0021] 图1为本实用新型实施例中检测装置的结构示意图；
[0022] 图2为本实用新型实施例中稳压电源原理图；
[0023] 图3为本实用新型实施例中稳压电源电路图；
[0024] 图4为本实用新型实施例中高精密放大整流电路图；
[0025] 图5为本实用新型实施例中A/D转换电路图；
[0026] 图6为本实用新型实施例中油气浓度显示及声光报警电路图。
【具体实施方式】
[0027]W下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
[002引如图1，本油船液货舱逸出气体油气浓度检测装置包括；依次连接的风机2,压力 容器3,测量室9,红外传感器11，DSP微处理器6W及显示器，其中，风机2用于将气体从液 货舱室中抽出，压力容器3用于消除从风机中排出的气体压力，测量室9用于将压力容器中 排出的气体进行油气检测，为了更好地控制压缩空气13及采样气体14的流通，风机2的进 风口连接有第一二位二通电磁阀1和第二二位二通电磁阀12,风机2的出风口连接压力容 器3,而压力容器3与测量室9之间则连接有能对压力容器3排出的气体流量进行调节的 可调节流阀23。测量室9的一端设置有能发出红外光线的红外发光装置10,而测量室另一 端则安装有红外传感器11，当红外传感器11测量测量室的油气浓度并将油气浓度的信号 输出给的DSP微处理器6,DSP微处理器6能用于处理红外传感器11发出的信号并获得油 气浓度数据，最后油气浓度数据显示在显示器21上，DSP微处理器6还连接有声光报警模 块7,声光报警模块7用于将油气浓度数据进行参数分析，若油气浓度数据高于预设值，贝U 启动报警。
[0029] 此外，传感器11与微处理器6之间设置有能对红外传感器11输出的电流信号进 行模数转换的A/D数模转换电路巧片5。而红外传感器11与A/D数模转换电路巧片5之间 连有能对红外传感器11输出的电信号进行放大整流的信号放大整流器4。风机2,压力容 器3,测量室9,红外发光装置10和DSP微处理器6,红外传感器11W及显示器分别与稳压 电源8相连接。
[0030] 本油船液货舱逸出气体油气浓度检测装置开始工作时，DSP微处理器6控制第 一二位二通电磁阀1右位接入管路，第一二位二通电磁阀1关闭；第二二位二通电磁阀12 左位接入管路，第二二位二通电磁阀12打开，风机2将待测油气抽至压力容器3中，通过可 调节流阀23的开度消除由风机2造成的压力波动后，再通入测量室9中进行检测，检测完 毕后，DSP微处理器6控制，第一二位二通电磁阀1打开，第二二位二通电磁阀12关闭，压 缩空气冲洗测量室。在测量室9中红外发光装置10发出的光线穿过待测气体到达另一端 的红外传感器11，红外传感器11输出的交流电流信号，经红外传感器11输出电路26进入 放大整流的信号放大整流器4,得到一个与被测气体浓度对应的电流信号，经A/D数模转换 电路巧片5进行信号A/D转换后得到的数字信号送入DSP微处理器6,经过多次测量后取其 算术平均值，再经过DSP微处理器6进行数字滤波、温度补偿等处理后，查询透光强度与标 准油气浓度关系数据库，经油气浓度显示及声光报警 模块7,在LCD显示器21上显示出油气 浓度值，如油气浓度达到危险值，则发L邸灯20闪亮，蜂鸣器19发出声响，警示值班人员采 取必要措施。
[0031] 其中，透光强度与标准油气浓度关系数据库由现有的油气报警器测量出来，再经 过数据拟合求得透光度与标准油气浓度关系的函数，再将此函数导入DSP微处理器中，建 立基于DSP的透光强度与标准油气浓度关系数据库。标准油气浓度是使用油气与惰性气体 按一定比例混合成已知浓度的油气，称之为标准油气。
[0032] 如图2和3所示，本装置所用的电源为稳压电源，稳压电源端稳压集成巧片 LM317为核屯、，主要由变压电路Z1、单相桥式整流电路Z2、31型LC滤波电路Z3、稳压电路 Z4等组成。单相交流电经过该几部分电路后，即可转换成稳定的直流电压。其中，变压电路 Z1将220V的交流电压VI转换为合适的交流电压V2,再使用单相桥式整流电路Z2,其由四 个二极管组成，其构成原则就是保证在变压器副边电压V2的整个周期内，负载上的电压和 电流方向始终不变，即V3方向不变。经过整流后的电流幅值变化很大，难免会影响整个电 路的工作性能。而采用n型LC滤波电路Z3,利用电容的"通交流，隔直流"的特性，在电路 中并联两个电容作为电容滤波器，滤去其中的交流成分。而C1为低频滤波器，用于滤除整 流输出电压中的交流成分。C2、C3为高频滤波器，用于消除高频干扰，W便输出电压更为稳 定可靠。当电压过大时C3被击穿，可防止电流过大时对装置元件的损坏。当整流后的脉动 电流增大时，电感L将产生反电势一UdiMt)，阻止电流增大；相反，当电流减小时，电感L 将阻止电流减小，从而使负载电流脉动成分大大降低，达到滤波的目的。
[0033] 采用稳压电路Z4使电源输出电压稳定，其中LM317为S端稳压集成巧片，起着稳 定电压的作用，可输出直流电压VO。当电流过大时，二极管D5导通，防止S端稳压集成巧片 LM317损坏。
[0034] 如图4所示，微弱信号的放大由U1和U2组成的两级反相运算放大电路实现，将红 外传感器11输出的交流信进行放大，由于施加了负反馈，电压增益为
[0035]
[0036] 经过两级反向放大电路后的电压
[0037]
[003引 由上式可知放大后的电压大小由R1、R2、R3和R4来决定。因而该部分电路具有 增益和其它特性不受运算放大器电特性所左右，而只有外电路来决定的优点，达到高精度 线性和增益的目的。由所述两级反向放大电路出来的信号经低频电容C4初步滤波后，经由 U3、U4、D6、D7所组成的整流电路整流。所述整流电路能实现全波整流，当u2为正半周时， D7导通，D6截止，U=u2 ;当u2为负半周时，D6导通，D7截止。
[0039]
[0040] 如图5所示，从高精密放大整流电路4出来的电信号经A/D数模转换电路巧片5 转换成数字信号后，从P0 口传输到DSP微处理器6中。
[0041] 转换步骤为：
[0042] 1、ALE信号上升沿有效，锁存地址并选中相应通道，将传感器信号读入A/D数模转 换电路巧片5中。
[0043] 2、ST信号有效，将传感器信号转换成数字信号。A/D转换期间ST为低电平。
[0044] 3、EOC转换结束状态信号。启动转换后，系统自动设置EOC= 0,转换完成后，EOC =1。该状态信号既可作为查询的状态标志，又可W作为中断请求信号使用。
[0045] 4、0E信号有效，允许输出转换结果。当OE= 0时，输出数据线呈高电阻；当OE= 1时，将数字信号通过P0 口输入DSP微处理器6。
[0046] W下为所述A/D程序：
[0047]
[0048」
[0049] 如图6所示，经DSP微处理器6查询透光强度与标准油气浓度关系数据库后所得 油气浓度经油气浓度显示及声光报警模块7由LCD显示器21显示。油气浓度显示及声光 报警模块7由八路正相缓冲器/线路驱动器16和17、电阻R11~R20、L邸显示器21、LED 灯20、蜂鸣器19、S极管18组成。
[0050] 当油气浓度的数字信号由DSP微处理器6的P3 口输出时，先经过八路正相缓冲器 /线路驱动器16和17缓冲后，由LED显示器21显示出油气浓度。同时DSP微处理器6进 行判断，当油气浓度超过预警值的时DSP微处理器6控制P1. 0和P1. 1动作，电流经=极管 18放大后进入L邸灯20和蜂鸣器19,发出警报，提示值班人员采取必要措施，而八路正相 缓冲器/线路驱动器16和17具有=态输出的效果，起到为L邸显示器21缓冲电流作用， 防止电流过大烧坏元件。
【主权项】
1. 一种油船液货舱逸出气体油气浓度检测装置，其特征在于：包括风机（2)、压力容器 (3)、测量室（9)、A/D数模转换电路芯片（5)、DSP微处理器（6)和显示器（21)，所述风机 (2)、压力容器（3)和测量室（9)依次连通，所述测量室（9)内设置有红外发光装置（10)和 接收红外信号的红外传感器（11)，所述A/D数模转换电路芯片（5)分别连接所述红外传感 器（11)和DSP微处理器（6)，所述DSP微处理器（6)连接显示器（21);其中， 所述风机（2)，用于将气体从液货舱室中抽出； 所述压力容器（3)，用于消除从所述风机中排出的气体的压力； 所述测量室（9)，用于存储由压力容器中输入的气体，并利用测量室（9)内的红外发 光装置（10)和红外传感器（11)，输出红外信号经气体后的信号给A/D数模转换电路芯片 (5)； 所述红外发光装置（10)，用于向测量室（9)中的气体发射红外光； 所述红外传感器（11)，用于检测红外发光装置（10)所发红外光穿透气体后的信号强 度； 所述A/D数模转换电路芯片（5)，用于将红外传感器（11)检测的模拟信号转换为数字 信号，并输出给DSP微处理器（6); 所述DSP微处理器(6)，用于对接收的数字信号进行处理，并计算获得油气浓度数据； 所述显示器（21)，用于将DSP微处理器（6)处理后的油气浓度数据进行显示。2. 根据权利要求1所述的油船液货舱逸出气体油气浓度检测装置，其特征在于：还包 括信号放大整流器（4)，所述信号放大整流器（4)分别连接所述红外传感器（11)和连接所 述A/D数模转换电路芯片（5)。3. 根据权利要求1所述的油船液货舱逸出气体油气浓度检测装置，其特征在于：所述 微处理器（6)还连接有声光报警模块（7)，所述声光报警模块（7)用于将所述油气浓度数据 进行参数分析，若所述油气浓度数据高于预设值，则启动报警。4. 根据权利要求1所述的油船液货舱逸出气体油气浓度检测装置，其特征在于：所述 风机（2)的进风口连接有控制压缩空气及采样气体流通的电磁阀组，而所述风机（2)的出 风口连接所述压力容器（3)。5. 根据权利要求1所述的油船液货舱逸出气体油气浓度检测装置，其特征在于：所述 压力容器（3)与所述测量室（9)之间连接有能对压力容器（3)排出的气体流量进行调节的 可调节流阀（23)。
【专利摘要】本实用新型涉及一种油船液货舱逸出气体油气浓度检测装置，其特征在于：包括：依次连接的风机，压力容器，测量室，传感器，微处理器以及显示器，与现有技术相比，本实用新型的优点在于风机将待测油气抽至压力容器中，再通入测量室中进行检测,经传感器输出的电流信号，经微处理器处理传感器发出的信号并获得油气浓度数据后，将接收到的油气浓度数据实时显示在显示器上，这样不但实现了实时在线检测，以便工作人员及时采取有效地措施，而且检测油气较为准确，成本较为低廉，快捷，使用方便，满足可燃气及油气检测报警器的检定要求，能够极大的减少油气的浪费和提高船舶及人员的安全。
【IPC分类】G01N21/59
【公开号】CN204694634
【申请号】CN201520243991
【发明人】吴厚毅, 朱发新, 李锐洪, 刘寒秋, 卢金树, 李玉乐, 吴文锋
【申请人】浙江海洋学院
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年4月21日
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及油船油气浓度检测技术领域，尤其设及一种能实时监控并快速检 巧拙油船液货舱室的逸出气体油气浓度的检测装置。
【背景技术】
[0002] 油船在装满油品运输的过程中由于环境温度变化W及油船在运行过程中的摇动 等因素会使油品不断的挥发出油气，油船液货舱空间上部不断集聚的含油蒸汽和氧气达到 一定浓度，由于热源、静电等作用下，可能会酿成火灾或爆炸。
[0003] 现有油船多采用向液货舱内充入惰性气体和通过船舶呼吸阀及呼吸阀组件向大 气排出气体的方法来维持舱内油气平衡；即向油船液货舱空间上部充入一定量的惰性气 体，则液货舱中的油气及氧气的体积百分比将降低，当油气及氧气的体积百分比降低到一 定值时就可避免液货舱发生火灾或爆炸。当液货舱中的油品不断挥发出油气，导致液货舱 中混合气体的压力不断升高，当液货舱中的压力高于船舶呼吸阀的启阀压力时，呼吸阀自 动打开，混合气体经过呼吸阀排出妪外，直到混合气体压力降低到呼吸阀的关阀压力时，呼 吸阀自动关闭，此时液货舱中的油气及氧气含量低于着火及爆炸所对应的极限浓度，有效 地降低了油船发生火灾及爆炸的风险，保证了船舶和人员的安全。
[0004] 然而通过船舶呼吸阀及呼吸阀组件排出油气的方法，不可避免会出现不必要的液 货损失。另外，此种方式不能准确实时监控舱内油气状况，使油船在运输油品的过程中仍存 在一定的风险，呼吸阀损坏、人员操作不当等仍然可能引起液货舱火灾或爆炸，且通过船舶 呼吸阀及呼吸阀组件排出的油气还会对人员及环境造成一定的危害。
[0005] 为了方便对油气浓度检测工作进行有效地、动态地、精准地开展，需要对现有的油 气检测装置作进一步的改进。
【发明内容】
[0006] 本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种能够连续、 自动、在线检测油气浓度的油船液货舱逸出气体油气浓度检测装置。
[0007] 本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为；该油船液货舱逸出气体油气 浓度检测装置，其特征在于：包括风机、压力容器、测量室、A/D数模转换电路巧片、DSP微 处理器和显示器，所述风机、压力容器和测量室依次连通，所述测量室内设置有红外发光装 置和接收红外信号的红外传感器，所述A/D数模转换电路巧片分别连接所述红外传感器和 DSP微处理器，所述DSP微处理器连接显示器；其中，
[000引所述风机，用于将气体从液货舱室中抽出；
[0009] 所述压力容器，用于消除从所述风机中排出的气体的压力；
[0010] 所述测量室，用于存储由压力容器中输入的气体，并利用测量室内的红外发光装 置和红外传感器，输出红外信号经气体后的信号给A/D数模转换电路巧片；
[0011] 所述红外发光装置，用于向测量室中的气体发射红外光；
[0012] 所述红外传感器，用于检测红外发光装置所发红外光穿透气体后的信号强度；
[0013] 所述A/D数模转换电路巧片，用于将红外传感器检测的模拟信号转换为数字信 号，并输出给DSP微处理器；
[0014] 所述DSP微处理器，用于对接收的数字信号进行处理，并计算获得油气浓度数据；
[0015] 所述显示器，用于将DSP微处理器处理后的油气浓度数据进行显示。
[0016] 进一步地为得到较为稳定的电流信号，该油船液货舱逸出气体油气浓度检测装置 还包括信号放大整流器，所述信号放大整流器分别连接所述红外传感器和连接所述A/D数 模转换电路巧片。W对所述传感器输出的电信号进行放大整流的高精密放大整流电路。
[0017] 进一步地为便于工作人员采取必要措施，所述微处理器还连接有声光报警模块， 所述声光报警模块用于将所述油气浓度数据进行参数分析，若所述油气浓度数据高于预设 值，则启动报警。
[001引进一步地，所述风机的进风口连接有控制压缩空气及采样气体流通的电磁阀组， 而所述风机的出风口连接所述压力容器。
[0019] 进一步地，所述压力容器与所述测量室之间连接有能对压力容器排出的气体流量 进行调节的可调节流阀。该样测量室即能对从可调节流阀中排出的气体进行油气检测。
[0020] 与现有技术相比，本实用新型的优点在于风机将待测油气抽至压力容器中，再通 入测量室中进行检测，经传感器输出的电流信号，经微处理器处理传感器发出的信号并获 得油气浓度数据后，将接收到的油气浓度数据实时显示在显示器上，该样不但实现了实时 在线检测，W便工作人员及时采取有效地措施，而且整套装置不易受到环境的干扰，检测油 气较为准确，成本较为低廉，快捷，使用方便，满足可燃气及油气检测报警器的检定要求，对 保证油库、煤矿等安全，避免人员窒息中毒事故的发生具有重要作用，能够极大的减少油气 的浪费和提高船舶及人员的安全。
【附图说明】
[0021] 图1为本实用新型实施例中检测装置的结构示意图；
[0022] 图2为本实用新型实施例中稳压电源原理图；
[0023] 图3为本实用新型实施例中稳压电源电路图；
[0024] 图4为本实用新型实施例中高精密放大整流电路图；
[0025] 图5为本实用新型实施例中A/D转换电路图；
[0026] 图6为本实用新型实施例中油气浓度显示及声光报警电路图。
【具体实施方式】
[0027]W下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
[002引如图1，本油船液货舱逸出气体油气浓度检测装置包括；依次连接的风机2,压力 容器3,测量室9,红外传感器11，DSP微处理器6W及显示器，其中，风机2用于将气体从液 货舱室中抽出，压力容器3用于消除从风机中排出的气体压力，测量室9用于将压力容器中 排出的气体进行油气检测，为了更好地控制压缩空气13及采样气体14的流通，风机2的进 风口连接有第一二位二通电磁阀1和第二二位二通电磁阀12,风机2的出风口连接压力容 器3,而压力容器3与测量室9之间则连接有能对压力容器3排出的气体流量进行调节的 可调节流阀23。测量室9的一端设置有能发出红外光线的红外发光装置10,而测量室另一 端则安装有红外传感器11，当红外传感器11测量测量室的油气浓度并将油气浓度的信号 输出给的DSP微处理器6,DSP微处理器6能用于处理红外传感器11发出的信号并获得油 气浓度数据，最后油气浓度数据显示在显示器21上，DSP微处理器6还连接有声光报警模 块7,声光报警模块7用于将油气浓度数据进行参数分析，若油气浓度数据高于预设值，贝U 启动报警。
[0029] 此外，传感器11与微处理器6之间设置有能对红外传感器11输出的电流信号进 行模数转换的A/D数模转换电路巧片5。而红外传感器11与A/D数模转换电路巧片5之间 连有能对红外传感器11输出的电信号进行放大整流的信号放大整流器4。风机2,压力容 器3,测量室9,红外发光装置10和DSP微处理器6,红外传感器11W及显示器分别与稳压 电源8相连接。
[0030] 本油船液货舱逸出气体油气浓度检测装置开始工作时，DSP微处理器6控制第 一二位二通电磁阀1右位接入管路，第一二位二通电磁阀1关闭；第二二位二通电磁阀12 左位接入管路，第二二位二通电磁阀12打开，风机2将待测油气抽至压力容器3中，通过可 调节流阀23的开度消除由风机2造成的压力波动后，再通入测量室9中进行检测，检测完 毕后，DSP微处理器6控制，第一二位二通电磁阀1打开，第二二位二通电磁阀12关闭，压 缩空气冲洗测量室。在测量室9中红外发光装置10发出的光线穿过待测气体到达另一端 的红外传感器11，红外传感器11输出的交流电流信号，经红外传感器11输出电路26进入 放大整流的信号放大整流器4,得到一个与被测气体浓度对应的电流信号，经A/D数模转换 电路巧片5进行信号A/D转换后得到的数字信号送入DSP微处理器6,经过多次测量后取其 算术平均值，再经过DSP微处理器6进行数字滤波、温度补偿等处理后，查询透光强度与标 准油气浓度关系数据库，经油气浓度显示及声光报警 模块7,在LCD显示器21上显示出油气 浓度值，如油气浓度达到危险值，则发L邸灯20闪亮，蜂鸣器19发出声响，警示值班人员采 取必要措施。
[0031] 其中，透光强度与标准油气浓度关系数据库由现有的油气报警器测量出来，再经 过数据拟合求得透光度与标准油气浓度关系的函数，再将此函数导入DSP微处理器中，建 立基于DSP的透光强度与标准油气浓度关系数据库。标准油气浓度是使用油气与惰性气体 按一定比例混合成已知浓度的油气，称之为标准油气。
[0032] 如图2和3所示，本装置所用的电源为稳压电源，稳压电源端稳压集成巧片 LM317为核屯、，主要由变压电路Z1、单相桥式整流电路Z2、31型LC滤波电路Z3、稳压电路 Z4等组成。单相交流电经过该几部分电路后，即可转换成稳定的直流电压。其中，变压电路 Z1将220V的交流电压VI转换为合适的交流电压V2,再使用单相桥式整流电路Z2,其由四 个二极管组成，其构成原则就是保证在变压器副边电压V2的整个周期内，负载上的电压和 电流方向始终不变，即V3方向不变。经过整流后的电流幅值变化很大，难免会影响整个电 路的工作性能。而采用n型LC滤波电路Z3,利用电容的"通交流，隔直流"的特性，在电路 中并联两个电容作为电容滤波器，滤去其中的交流成分。而C1为低频滤波器，用于滤除整 流输出电压中的交流成分。C2、C3为高频滤波器，用于消除高频干扰，W便输出电压更为稳 定可靠。当电压过大时C3被击穿，可防止电流过大时对装置元件的损坏。当整流后的脉动 电流增大时，电感L将产生反电势一UdiMt)，阻止电流增大；相反，当电流减小时，电感L 将阻止电流减小，从而使负载电流脉动成分大大降低，达到滤波的目的。
[0033] 采用稳压电路Z4使电源输出电压稳定，其中LM317为S端稳压集成巧片，起着稳 定电压的作用，可输出直流电压VO。当电流过大时，二极管D5导通，防止S端稳压集成巧片 LM317损坏。
[0034] 如图4所示，微弱信号的放大由U1和U2组成的两级反相运算放大电路实现，将红 外传感器11输出的交流信进行放大，由于施加了负反馈，电压增益为
[0035]
[0036] 经过两级反向放大电路后的电压
[0037]
[003引 由上式可知放大后的电压大小由R1、R2、R3和R4来决定。因而该部分电路具有 增益和其它特性不受运算放大器电特性所左右，而只有外电路来决定的优点，达到高精度 线性和增益的目的。由所述两级反向放大电路出来的信号经低频电容C4初步滤波后，经由 U3、U4、D6、D7所组成的整流电路整流。所述整流电路能实现全波整流，当u2为正半周时， D7导通，D6截止，U=u2 ;当u2为负半周时，D6导通，D7截止。
[0039]
[0040] 如图5所示，从高精密放大整流电路4出来的电信号经A/D数模转换电路巧片5 转换成数字信号后，从P0 口传输到DSP微处理器6中。
[0041] 转换步骤为：
[0042] 1、ALE信号上升沿有效，锁存地址并选中相应通道，将传感器信号读入A/D数模转 换电路巧片5中。
[0043] 2、ST信号有效，将传感器信号转换成数字信号。A/D转换期间ST为低电平。
[0044] 3、EOC转换结束状态信号。启动转换后，系统自动设置EOC= 0,转换完成后，EOC =1。该状态信号既可作为查询的状态标志，又可W作为中断请求信号使用。
[0045] 4、0E信号有效，允许输出转换结果。当OE= 0时，输出数据线呈高电阻；当OE= 1时，将数字信号通过P0 口输入DSP微处理器6。
[0046] W下为所述A/D程序：
[0047]
[0048」
[0049] 如图6所示，经DSP微处理器6查询透光强度与标准油气浓度关系数据库后所得 油气浓度经油气浓度显示及声光报警模块7由LCD显示器21显示。油气浓度显示及声光 报警模块7由八路正相缓冲器/线路驱动器16和17、电阻R11~R20、L邸显示器21、LED 灯20、蜂鸣器19、S极管18组成。
[0050] 当油气浓度的数字信号由DSP微处理器6的P3 口输出时，先经过八路正相缓冲器 /线路驱动器16和17缓冲后，由LED显示器21显示出油气浓度。同时DSP微处理器6进 行判断，当油气浓度超过预警值的时DSP微处理器6控制P1. 0和P1. 1动作，电流经=极管 18放大后进入L邸灯20和蜂鸣器19,发出警报，提示值班人员采取必要措施，而八路正相 缓冲器/线路驱动器16和17具有=态输出的效果，起到为L邸显示器21缓冲电流作用， 防止电流过大烧坏元件。
【主权项】
1. 一种油船液货舱逸出气体油气浓度检测装置，其特征在于：包括风机（2)、压力容器 (3)、测量室（9)、A/D数模转换电路芯片（5)、DSP微处理器（6)和显示器（21)，所述风机 (2)、压力容器（3)和测量室（9)依次连通，所述测量室（9)内设置有红外发光装置（10)和 接收红外信号的红外传感器（11)，所述A/D数模转换电路芯片（5)分别连接所述红外传感 器（11)和DSP微处理器（6)，所述DSP微处理器（6)连接显示器（21);其中， 所述风机（2)，用于将气体从液货舱室中抽出； 所述压力容器（3)，用于消除从所述风机中排出的气体的压力； 所述测量室（9)，用于存储由压力容器中输入的气体，并利用测量室（9)内的红外发 光装置（10)和红外传感器（11)，输出红外信号经气体后的信号给A/D数模转换电路芯片 (5)； 所述红外发光装置（10)，用于向测量室（9)中的气体发射红外光； 所述红外传感器（11)，用于检测红外发光装置（10)所发红外光穿透气体后的信号强 度； 所述A/D数模转换电路芯片（5)，用于将红外传感器（11)检测的模拟信号转换为数字 信号，并输出给DSP微处理器（6); 所述DSP微处理器(6)，用于对接收的数字信号进行处理，并计算获得油气浓度数据； 所述显示器（21)，用于将DSP微处理器（6)处理后的油气浓度数据进行显示。2. 根据权利要求1所述的油船液货舱逸出气体油气浓度检测装置，其特征在于：还包 括信号放大整流器（4)，所述信号放大整流器（4)分别连接所述红外传感器（11)和连接所 述A/D数模转换电路芯片（5)。3. 根据权利要求1所述的油船液货舱逸出气体油气浓度检测装置，其特征在于：所述 微处理器（6)还连接有声光报警模块（7)，所述声光报警模块（7)用于将所述油气浓度数据 进行参数分析，若所述油气浓度数据高于预设值，则启动报警。4. 根据权利要求1所述的油船液货舱逸出气体油气浓度检测装置，其特征在于：所述 风机（2)的进风口连接有控制压缩空气及采样气体流通的电磁阀组，而所述风机（2)的出 风口连接所述压力容器（3)。5. 根据权利要求1所述的油船液货舱逸出气体油气浓度检测装置，其特征在于：所述 压力容器（3)与所述测量室（9)之间连接有能对压力容器（3)排出的气体流量进行调节的 可调节流阀（23)。
【专利摘要】本实用新型涉及一种油船液货舱逸出气体油气浓度检测装置，其特征在于：包括：依次连接的风机，压力容器，测量室，传感器，微处理器以及显示器，与现有技术相比，本实用新型的优点在于风机将待测油气抽至压力容器中，再通入测量室中进行检测,经传感器输出的电流信号，经微处理器处理传感器发出的信号并获得油气浓度数据后，将接收到的油气浓度数据实时显示在显示器上，这样不但实现了实时在线检测，以便工作人员及时采取有效地措施，而且检测油气较为准确，成本较为低廉，快捷，使用方便，满足可燃气及油气检测报警器的检定要求，能够极大的减少油气的浪费和提高船舶及人员的安全。
【IPC分类】G01N21/59
【公开号】CN204694634
【申请号】CN201520243991
【发明人】吴厚毅, 朱发新, 李锐洪, 刘寒秋, 卢金树, 李玉乐, 吴文锋
【申请人】浙江海洋学院
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年4月21日
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