一种基于不同海拔高度的气体分析装置的制作方法

本实用新型涉及气体采集分析，具体是一种基于不同海拔高度的气体分析装置。

背景技术：

随着电力设备的大量使用，六氟化硫气体在电力设备使用也相对普遍；六氟化硫气体本身没有毒性，但设备内的气体与高压电弧作用产生有毒物质，同时随着设备运行与老化，罐体内的六氟化硫气体会泄漏到空气中，对环境以及人体产生危害。

技术实现要素：

为解决上述现有技术的缺陷，本实用新型提供一种基于不同海拔高度的气体分析装置，本实用新型能够在不同海拔高度下对各个监测点处的六氟化硫进行进准的测量分析，性能稳定，精度高，成本低。

为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：一种基于不同海拔高度的气体分析装置，包括主控板、氧气传感器、运算放大电路、压力传感器、六氟化硫传感器；所述氧气传感器的输出端电连至所述运算放大电路，所述运算放大电路输出端电连至所述主控板的输入端，所述压力传感器的输出端电连至所述主控板的输入端，所述六氟化硫传感器电连至所述主控板；

所述压力传感器的scl脚一路通过电阻r15连接至电源，一路连接至所述主控板的scl脚；所述压力传感器的sda脚一路通过电阻r14连接至电源，一路连接至所述主控板的sda脚。

进一步地，所述压力传感器采用型号为bmp180。

进一步地，所述压力传感器的2脚和3脚均连接电源，7脚接地，2脚和7脚之间串联电容c12。

进一步地，所述运算放大电路包括接头jp1，所述接头jp1连接至所述氧气传感器；所述接头jp1的3脚通过电感l1连接至第一运算放大器u1a的同向输入端，其中，所述电感l1的一端通过电阻r2接电源，另一端通过电容c3接电源；所述第一运算放大器u1a的8脚一路接电源，一路通过电容c1接电源，一路通过电容c2接电源；所述第一运算放大器u1a的反向输入端通过电阻r5接电源，4脚一路连接至反向输入端，一路通过电容c5接电源，一路通过电阻r4连接至1脚；所述第一运算放大器u1a的1脚连接至第二运算放大器u1b的同向输入端，所述第二运算放大器u1b的反向输入端通过电阻r6接电源，7脚一路通过电阻r3连接至反向输入端，一路通过电阻r3和电容c6接电源；所述第二运算放大器u1b的7脚连接有电阻r1，所述电阻r1一路通过电容c4接电源，一路连接至所述主控板的oxadc脚。

进一步地，所述第一运算放大器u1a和所述第二运算放大器u1b均采用型号为tlc4502c。

进一步地，还包括气泵，所述气泵连接有电磁阀，所述电磁阀电连至所述主控板，所述气泵的出口连接有气室，所述主控板设于所述气室内。

进一步地，所述主控板采用stm32l011芯片。

进一步地，所述主控板执行以下步骤：

(1)通过所述压力传感器读取当前环境下的大气压a，结合所述气泵在不同大气压a下的流量曲线，得出该气压下的气泵工作流量q；

(2)计算气体体积v，所述气体体积v即所述气室的体积；

(3)计算出所述气泵工作时长t，其中，所述气泵工作时长t为所述气泵的抽气时间与所述六氟化硫传感器的反应时间之和，即，式中，v为气室体积，q为当前气压下的气泵工作流量，t为六氟化硫传感器的最大反应时间；

(4)由上一步骤中计算得出的气泵工作时长t进而控制所述电磁阀工作时长为t，即可在t时间内采集到体积v的气体。

综上所述，本实用新型取得了以下技术效果：

1、本实用新型通过设置一个压力传感器，可以自适应不同海拔高度下工作环境，无需要再进行其他方式的校准；

2、本实用新型根据不同海拔高度，调节气体的抽取量，提高了整个系统的精度以及智能性和稳定性；

3、本实用新型气体在抽取过程中气室的气压会有相应的变化，可以通过读取传感器的差值作为系统是否有异常工作的判断依据。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的硬件设施示意图；

图2是原理示意图；

图3是压力传感器的工作电路图；

图4是运算放大电路图；

图5是气泵在不同气压下的流量曲线。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例：

如图1-2所示，一种基于不同海拔高度的气体分析装置，包括主控板、氧气传感器、运算放大电路、压力传感器、六氟化硫传感器。还包括气泵，气泵连接有电磁阀，电磁阀用于控制气泵的抽气量；电磁阀电连至主控板，由主控板控制电磁阀的开闭，从而控制气泵工作时长t，以此来控制气体的抽取量，气泵的出口连接有气室，主控板设于气室内。

本实施例中，如图2所示，氧气传感器的输出端电连至所述运算放大电路，所述运算放大电路输出端电连至所述主控板的输入端，所述压力传感器的输出端电连至所述主控板的输入端，所述六氟化硫传感器电连至所述主控板，另外，主控板上还设有通讯接口，用于连接信号传输装置(未图示)。其中，本实施例中，六氟化硫传感器采用型号为hts-sf6，主控板采用stm32l011芯片。

进一步地，如图3所示，本实施例中，压力传感器型号为bmp180。压力传感器的5脚(scl脚)一路通过电阻r15连接至电源，一路连接至主控板的scl脚；压力传感器的6脚(sda脚)一路通过电阻r14连接至电源，一路连接至主控板的sda脚。进一步地，压力传感器的2脚和3脚均连接电源，7脚接地，2脚和7脚之间串联电容c12。本实施例中，利用scl脚、sda脚将压力信号传递给主控板。

进一步地，如图4所示，运算放大电路包括接头jp1，接头jp1连接至所述氧气传感器00a-101；接头jp1的3脚通过电感l1连接至第一运算放大器u1a的同向输入端，其中，电感l1的一端通过电阻r2接电源，另一端通过电容c3接电源；第一运算放大器u1a的8脚一路接电源，一路通过电容c1接电源，一路通过电容c2接电源；第一运算放大器u1a的反向输入端通过电阻r5接电源，4脚一路连接至反向输入端，一路通过电容c5接电源，一路通过电阻r4连接至1脚；第一运算放大器u1a的1脚连接至第二运算放大器u1b的同向输入端，第二运算放大器u1b的反向输入端通过电阻r6接电源，7脚一路通过电阻r3连接至反向输入端，一路通过电阻r3和电容c6接电源；第二运算放大器u1b的7脚连接有电阻r1，电阻r1一路通过电容c4接电源，一路连接至主控板的oxadc脚。

本实施例中，第一运算放大器u1a和第二运算放大器u1b均采用型号为tlc4502c。

在分析六氟化硫气体的含量时，通常采用泵吸式的方案，将每个监测点的气体通过电磁阀与气泵的组成抽取到气体分析室内，进而分析其中所包含的氧气含量，以及六氟化硫的气体含量。但由于不同海拔高度下的气泵的流量会有很大的差别，于是不同海拔高度下抽取的气体体积会有很大的差异，最后通过气体分析室后计算的氧气浓度数据会产生很大的误差，影响整个系统对氧气和六氟化硫气体含量分析的精度。

本实用新型通过在气体分析板即主控板上添加一颗压力传感器，可以实时的读取当前环境下的大气压，然后根据当前的气压情况，再结合气泵在不同气压下的流量曲线，得出当前环境下的气泵工作流量q，再结合气室的体积(将气体冲入气室内，气室的体积即气体的体积)以及六氟化硫传感器的反应时长t，从而计算出气泵需要工作的时长t，进而可以更加精确的读取到每个监测点的信息。

具体步骤如下：

(1)读取当前环境下的大气压a，结合气泵在不同气压a下的流量曲线，得出该气压下的流量q，其中，流量曲线如图5所示；

(2)计算气体的体积v，该体积v即气室的体积；

(3)计算出气泵工作时长t，其中，气泵工作时长t为气泵的抽气时间与六氟化硫传感器的反应时间之和，即，式中，v为气室体积，q为当前气压下的气泵工作流量，t为六氟化硫传感器的最大反应时间；

(4)由上一步骤中计算得出的气泵工作时长t进而控制电磁阀工作时长为t，即可在t时间内采集到体积v的气体，保证气体体积的准确度，进而保证氧气浓度的准确，实现六氟化硫气体含量的精准分析。

在上述步骤(2)中，气室的体积v为固定参数，从使用的气室参数中即可得知。

在上述步骤(3)中，六氟化硫传感器的最大反应时间t从使用的传感器说明书中即可得知。

本实用新型通过设置一个压力传感器，可以自适应不同海拔高度下工作环境，无需要再进行其他方式的校准；本实用新型根据不同海拔高度下的气压情况，结合气泵在不同气压下的工作流量，调节气泵的工作时长，从而精准的抽取定量的气体，提高了整个系统的精度以及智能性和稳定性；由于在抽气的过程中气压传感器的数值变化相比于不抽气时的数值变化更大，也可以将数值作为辅助工具判断系统是否在正常工作状态。

以上所述仅是对本实用新型的较佳实施方式而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。