家用小型甲烷浓度监测报警装置的设计
摘要： 由于煤气、天然气泄漏、爆炸造成的事故时有发生，极大威胁着人民的生命和财产安全。为了避免类似灾难的发生，设计了一种以气敏传感器为主要元件的小型便携式甲烷浓度监测报警装置电路。采用TGS813气敏传感器，利用在不同气体浓度中传感器有不同的导电率这一特性，将传感器与负载串联，气体浓度变化即引起负载电压变化，读取这一变化电压，经比较、放大后实现报警功能。该设计电路简单，成本低廉，操作方便，适合家庭安装使用。
关键词： 甲烷； 气敏传感器； 浓度监测； 报警装置
中图分类号： TP 212.9 文献标识码： A doi： 10.3969/j.issn.10055630.2012.02.015
引 言
随着生活水平的不断提高，家用可燃性气体的使用得到了普及[1]。在使用可燃性气体的过程中，因泄漏、废气等原因造成的燃气爆炸、中毒等意外时有发生，给人们的生活带来了极大的威胁。因此安全使用燃气，如何有效地预防爆炸和中毒等意外的发生，成为了人们日益关心的话题。要解决这个问题，必须加强对天然气的监测监控。
检测气体的方法有多种，如热导法、红外光谱系数法、超声波测量法、气敏半导体法和热载体催化元件检测法等。目前较为先进的方法是非分光红外法[2]。其原理是：绝大多数双原子分子和多原子分子气体在红外波段均有特征吸收峰，可用红外吸收光谱法进行气体浓度的检测[3，4]。但是其价格昂贵，用于设计小型检测装置成本较高，不适用于一般家庭安装。半导体气敏传感器具有灵敏度高、响应时间快、价格便宜、不需定期标定、寿命长等优点，适合家用报警。
现设计采用气敏传感器，对可燃气体（其主要成分CH4）浓度信号进行监测并将其转变成电压信号，与已设定的电压信号进行比较。当气体浓度超过设定值时，气敏传感器输出的电压值超过设定的电压值，经过三极管放大后，驱动蜂鸣器工作，实现装置的报警功能。
1 电路的组成及工作原理
监测装置的设计主要由电源、气敏传感器电路、比较器、放大电路和报警电路组成。图1即为甲烷浓度监测报警装置设计的具体框图。首先气敏传感器根据所监测到的气体浓度的不同，表现出不同的电压信号，传感器输出的电压信号进入比较器与已设定的电压信号进行比较。如果传感器输出的电压信号小于已设定的电压，就不能驱动后面的报警电路工作，则表示空气中甲烷气体浓度小于报警浓度值，在正常值范围内；如果传感器输出的电压信号大于已设定的电压，则经过后面的放...
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