一种气体分析侦测探头及气体侦测装置的制作方法

1.本发明涉及气体侦测技术领域，具体而言，涉及一种气体分析侦测探头及气体侦测装置。


背景技术：

2.中国是一个产煤大国，在未来相当长的时间内，煤炭仍是主要能源。我国煤矿矿井灾害事故频繁发生，人员伤亡十分惨重。中国煤炭产量占世界35％，但矿难死亡人数却占世界的80％。在灾难救援中，救援人员只有非常短的时间(约48小时)用于在倒塌的废墟中寻找幸存者，否则发现幸存者的几率几乎为零。而参与救援工作的救护队员在深入井下，会遇到二次爆炸等各种危险状况。不论是煤矿开采的工作人员还是救护队员，鉴于矿下的危险未知，如果贸然前去开采或救灾，由此便可能会发生事故，而为减少矿井内事故发生，有必要超前知道前方(如30-100米外)的环境气体浓度。
3.气体探测装置在用于特殊环境的气体成分分析上具有非常重要的作用，煤矿灾变环境往往集中了大量的包括瓦斯、二氧化碳、一氧化碳气体在内的多种有害气体，如果采用人力携带仪器进行现场采样的话，不仅需要大量的准备时间，同时还不能避免极高的危险性，目前常用的检测仪器也只能检测携带者当前所处位置的气体成分；目前，检测有毒气体的仪器有很多，有毒气体检测仪，气体测定仪，气体报警装置等等。但是无线的可分离式的检测装置却很少，投掷型的检测装置更少。申请号为200910158262.x，发明名称为“可投掷侦察球”公开了一种用于探测封闭空间是否存在有毒气体的装置，其外形呈球状，可以随身便携，其内有运动机构、控制器、传感器、无线通讯设备、电池等，此机构由侦察球内部的往复伸缩驱动机构控制，在投掷过程中，驱动机构将其撑开，使侦察球处于抗冲击机构内，在落地稳定后，驱动机构控制抗冲击机构收回，从而在投掷过程中保护整个侦察球；侦察球内部还有运动机构，其分为直线运动机构和转向运动机构，在控制器作用下实现侦察球的直线与转弯运动；侦察球内部装有摄像头等传感器，通过无线传输设备将封闭空间信息传输给使用人。
4.所公开技术虽然解决了现有技术的难点，但是仍然存在设计结构复杂、使用成本高等缺点。
5.针对上述问题，如何设计一种气体分析侦测探头及气体侦测装置是我们目前迫切需要解决的。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种气体分析侦测探头及气体侦测装置，以解决上述背景技术中存在的问题。
7.本发明的实施例是这样实现的：
8.本技术实施例提供了一种气体分析侦测探头，其包括相互连接的设备主体和侦测组件；所述侦测组件包括气体传感器；所述设备主体内还设置有能够驱使自身移动的驱动
组件；
9.所述设备主体包括球形结构的外壳体和内壳体，所述内壳体位于外壳体内，并通过驱动组件相连；
10.所述驱动组件包括驱动电机，所述驱动电机位于外壳体内壁和内壳体外壁之间形成的安装夹层内，且驱动电机的输出端通过连接部连接内壳体，并能够带动内壳体旋转，驱动电机的另一端与外壳体的内壁固接；
11.还包括单个或多个连接件，所述连接件的两端分别连接外壳体内壁和内壳体外壁；
12.还包括流体介质，填充于所述内壳体的内部。
13.在本发明的一些实施例中，上述连接件设置有至少三件，其中一件连接件与驱动电机相对设置，另外两件连接件位于内壳体的另外两侧，并与驱动电机之间的夹角为90度。
14.在本发明的一些实施例中，上述连接件包括相互连接的滑动杆体和套接筒体，滑动杆体位于套接筒体内，且滑动杆体的另一端伸出套接筒体外；滑动杆体伸入套接筒体内的端部与套接筒体的内壁之间通过弹性件相连；
15.滑动杆体位于套接筒体内的端部向外延伸形成限位部，套接筒体的端口向内延伸形成避免滑动杆体脱离套接筒体的环形部；
16.滑动杆体伸出套接筒体的一端与内壳体的外壁滑动配合，套接筒体背离滑动杆体的一端与外壳体的内壁固接。
17.在本发明的一些实施例中，上述连接部与连接件的结构相同，连接部的滑动杆体、限位部的横截面以及套接筒体的内截面均为多边形，且限位部的外壁与套接筒体的内壁相互配，并在套接筒体转动时，能够带动套接杆体旋转；
18.连接部的滑动杆体伸出套接筒体的一端与内壳体的外壁滑动配合，连接部的套接筒体的另一端与驱动电机的输出端固接。
19.在本发明的一些实施例中，上述内壳体的外壁开设有若干条形槽，且若干条形槽相互交错；连接部的滑动杆体伸入条形槽内，其外壁与条形槽的内壁滑动配合，并在连接部转动时，能够带动内壳体旋转。
20.在本发明的一些实施例中，上述外壳体的外部还套接有球形的柔性接触层，且柔性接触层的内壁与外壳体的外壁之间通过若干弹性件相连；气体传感器伸出柔性接触层外。
21.在本发明的一些实施例中，上述柔性接触层贯穿有侦测通孔，气体传感器的检测端位于侦测通孔内。
22.在本发明的一些实施例中，上述侦测通孔的朝外的端口设置有透气隔层。
23.在本发明的一些实施例中，上述流体介质为铁砂或液体。
24.本技术实施例还提供了一种气体侦测装置，其包括位于设备主体内部的控制组件，所述控制组件包括处理器和模拟量转化模块，气体传感器与处理器之间通过模拟量转化模块相连；所述处理器还连接有无线模块，并通过无线模块能够将气体传感器的侦测数据传输至终端平台。
25.相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
26.侦测组件通过将气体传感器的检测端露出，而侦测所在环境中各类气体的浓度，
而气体传感器为多种，包括了可检测甲烷、一氧化碳、二氧化碳和氧气的气体传感器，随后通过处理器与无线模块的作用，以将所监测的数据传输至终端平台以供人员查看；而通过驱动电机带动内壳体的旋转，使位于内壳体内部的流体介质在内壳体旋转时，由于流体介质的流动性以及重力的因素，将会产生能够驱动设备主体滚动的动力；也就是说，在内壳体发生转动时，流体介质将在内壳体的内部发生滚动，而流体介质的滚动也将使设备主体的内部获得由流体介质重力而转化成的动力，从而方能够实现设备主体的移动；
27.连接部即是用于将内壳体与驱动电机的输出端相连，并且在驱动电机运作时，能够使内壳体发生旋转；而也通过弹性的连接，以使内壳体能够更好的运作，由于连接部的两部分需要在具有弹性伸缩的同时，还需要能够同时旋转，由此连接部的滑动杆体、限位部以及套接筒体的内壁为多边形结构。
28.若干条形槽的设置，以使连接部能够在不同方向的条形槽内滑动，从而达到改变设备主体的移动方向的目的，以使设备主体在移动时，通过控制驱动电机的正反转，连接部与不同的条形槽相配合，实现变向的功能；其原理、结构简单，整体的制作、生产成本更低。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
30.图1为本发明实施例中外壳体和内壳体的连接示意图；
31.图2为本发明实施例中连接件的结构示意图；
32.图3为本发明实施例中连接部的连接示意图；
33.图4为图1中a处的放大图；
34.图5为图1中b处的放大图；
35.图6为本发明实施例中条形槽的示意图。
36.图标：1、外壳体；2、内壳体；3、驱动电机；4、安装夹层；5、连接件；6、连接部；7、滑动杆体；8、套接筒体；9、限位部；10、环形部；11、条形槽；12、柔性接触层；13、弹性件；14、气体传感器；15、透气隔层；16、流体介质。
具体实施方式
37.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
38.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一
个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
40.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
41.此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
42.在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。
43.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
44.实施例
45.请参照图1-图6，图1所示为本发明实施例中外壳体1和内壳体2的连接示意图；
46.图2所示为本发明实施例中连接件5的结构示意图；
47.图3所示为本发明实施例中连接部6的连接示意图；
48.图4所示为图1中a处的放大图；
49.图5所示为图1中b处的放大图；
50.图6所示为本发明实施例中条形槽11的示意图。
51.本技术实施例提供了一种气体分析侦测探头及气体侦测装置，其包括相互连接的设备主体和侦测组件；侦测组件包括气体传感器14和处理器，气体传感器14与处理器之间通过模拟量转化模块相连；处理器还连接有无线模块，并通过无线模块能够将气体传感器14的侦测数据传输至终端平台；设备主体内还设置有能够驱使自身移动的驱动组件；
52.设备主体包括球形结构的外壳体1和内壳体2，内壳体2位于外壳体1内，并通过驱动组件相连。
53.上述的侦测组件即是由处理器控制器数据的监测、传输等，本实施例中处理器所采用型号为stc89c52，通过wi-fi模块(无线模块)与移动终端或终端平台的通信、单片机与wi-fi模块利用串口通信，完成相应的预期功能。然后，单片机通过控制wi-fi模块以将气体传感器14所监测的输出传输至终端平台，达到无线侦测的目的。
54.当然，驱动组件也即是与处理连接的，并通过无线模块能够实现由终端平台控制驱动组件的运用，从而使设备主体产生移动、改变侦测的位置。
55.在本实施例中，综合考虑性能、经济等因素后，本应用选用了stc(宏晶)公司生产stc89c52处理器，基于intel标准的8052，stc89c52单片机具有抗干扰性强、速度快功耗低和指令代码完全兼容传统8051单片机等特点。工作频率范围为0-0mhz，内置8kb的flash rom，512b的ram和2kb的eeprom，3个16位定时器、计数器，一个6向量2级中断结构。在对其进行编程时，即是采用选择用c语言来进行编程开发，使用的开发软件是keil uvision5。
56.而w无线模块为esp8266，其能耗低、封装方便且尺寸小等优点，使物联网应用的开发便捷了许多，可以让物理设备连接到无线网络，使物理设备在局域网内与其他物理设备进行通信，从而达到联网的目的。其产品还具有以下特性：工作模式有sta模式、ap模式和sta+ap模式；支持的at指令比较丰富；持uart/gpio数据通信接口；内置32位mcu，可兼作应用处理器；能耗较低；供电模式为3.3v单电源。而上述的终端平台在进行设计时，即通过android studio来完成安卓应用程序的设计。
57.当然，在设备主体的内壁还应当设置有蓄电池，以为处理器。无线模块以及驱动组件等设施供电。
58.在本实施例中，上述驱动组件包括与处理器相接的驱动电机3，驱动电机3位于外壳体1内壁和内壳体2外壁之间形成的安装夹层4内，且驱动电机3的输出端通过连接部6连接内壳体2，并能够带动内壳体2旋转，驱动电机3的另一端与外壳体1的内壁固接；
59.还包括单个或多个连接件5，连接件5的两端分别连接外壳体1内壁和内壳体2外壁；
60.还包括流体介质16，填充于内壳体2的内部。
61.在实际使用时，侦测组件通过将气体传感器14的检测端露出，而侦测所在环境中各类气体的浓度，而气体传感器14为多种，包括了可检测甲烷、一氧化碳、二氧化碳和氧气的气体传感器14，随后通过处理器与无线模块的作用，以将所监测的数据传输至终端平台以供人员查看；而通过驱动电机3带动内壳体2的旋转，使位于内壳体2内部的流体介质16在内壳体2旋转时，由于流体介质16的流动性以及重力的因素，将会产生能够驱动设备主体滚动的动力；也就是说，在内壳体2发生转动时，流体介质16将在内壳体2的内部发生滚动，而流体介质16的滚动也将使设备主体的内部获得由流体介质16重力而转化成的动力，从而方能够实现设备主体的移动。
62.并且通过此种驱动组件的结构，其结构简单、易于实现，使设备主体的成本极大的降低，在实际使用时具有更高的实用性。
63.在本实施例中，上述连接件5设置有至少三件，其中一件连接件5与驱动电机3相对设置，另外两件连接件5位于内壳体2的另外两侧，并与驱动电机3之间的夹角为90度。
64.三个连接件5的位置即如图1所示，其作用也即是使内壳体2与外壳体1之间始终存在安装夹层4，使两者之间的间距得到有效的控制；在内壳体2发生转动时，连接件5的另一端即与内壳体2的外壁滑动配合。
65.作为一种优选的实施方式，内壳体2与外壳体1的圆心的重合的；并且在安装夹层4内，填充有润滑油，以使内壳体2与连接件5之间的滑动配合更好；当然，对于驱动电机3而言，便需要其具有能够在润滑油中工作的要求。
66.在本实施例中，上述连接件5包括相互连接的滑动杆体7和套接筒体8，滑动杆体7位于套接筒体8内，且滑动杆体7的另一端伸出套接筒体8外；滑动杆体7伸入套接筒体8内的端部与套接筒体8的内壁之间通过弹性件13相连。
67.滑动杆体7位于套接筒体8内的端部向外延伸形成限位部9，套接筒体8的端口向内延伸形成避免滑动杆体7脱离套接筒体8的环形部10。
68.滑动杆体7伸出套接筒体8的一端与内壳体2的外壁滑动配合，套接筒体8背离滑动杆体7的一端与外壳体1的内壁固接。
69.而通过上述设置的连接件5，使内壳体2在外壳体1内存在一定的活动空间，并不是除了旋转而不能摇动；以使内壳体2的连接更加稳定、灵活和实用。
70.在本实施例中，上述连接部6与连接件5的结构相同，连接部6的滑动杆体7、限位部9的横截面以及套接筒体8的内截面均为多边形，且限位部9的外壁与套接筒体8的内壁相互配，并在套接筒体8转动时，能够带动套接杆体旋转；
71.连接部6的滑动杆体7伸出套接筒体8的一端与内壳体2的外壁滑动配合，连接部6的套接筒体8的另一端与驱动电机3的输出端固接。
72.连接部6即是用于将内壳体2与驱动电机3的输出端相连，并且在驱动电机3运作时，能够使内壳体2发生旋转；而也通过弹性的连接，以使内壳体2能够更好的运作，由于连接部6的两部分需要在具有弹性伸缩的同时，还需要能够同时旋转，由此连接部6的滑动杆体7、限位部9以及套接筒体8的内壁为多边形结构，本实施例中采用正四边形或正六边形。
73.在本实施例中，上述内壳体2的外壁开设有若干条形槽11，且若干条形槽11相互交错；连接部6的滑动杆体7伸入条形槽11内，其外壁与条形槽11的内壁滑动配合，并在连接部6转动时，能够带动内壳体2旋转。
74.条形槽11即是与连接部6的滑动杆体7实现滑动配合，也就是滑动杆体7能够在条形槽11中滑动，并且在连接部6发生转动时，内壳体2能够旋转。
75.如图6所示，若干条形槽11的设置，以使连接部6能够在不同方向的条形槽11内滑动，从而达到改变设备主体的移动方向的目的，以使设备主体在移动时，通过控制驱动电机3的正反转，连接部6与不同的条形槽11相配合，实现变向的功能；其原理、结构简单，整体的制作、生产成本更低。
76.在本实施例中，上述外壳体1的外部还套接有球形的柔性接触层12，且柔性接触层12的内壁与外壳体1的外壁之间通过若干弹性件13相连；气体传感器14伸出柔性接触层12外。
77.柔性接触层12的设置，也即是在设备主体移动时，避免外壳体1与外界产生硬性接触而导致其损坏或使用寿命降低。
78.在本实施例中，上述柔性接触层12贯穿有侦测通孔，气体传感器14的检测端位于侦测通孔内。
79.在本实施例中，上述侦测通孔的朝外的端口设置有透气隔层15。
80.当然，本实施例中气体传感器14是设置有不止一个的；而上述的弹性件13在本实施例中均是采用弹簧；并且在设备主体的内部还设置有gps，以将设备主体的实时位置通过无线模块传输至终端平台。
81.在本实施例中，上述流体介质16为铁砂或液体。
82.流体介质16在选取时，应该需要满足流动性强、密度大的材质，进而使设备主体的移动更加的高效，提高设备主体的移动效率；而需要说明的是，本实施例中流体介质16填充内壳体2内部体积的一半。
83.对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有
变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。