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一、用途和特點(diǎn)

GJ4煤礦用低濃度甲烷傳感器（以下簡(jiǎn)稱傳感器），主要適用于煤礦井下和其它具有爆炸性氣體（甲烷混合物、煤塵）場(chǎng)合，與DJB4瓦斯報(bào)警斷電儀等斷電儀配套，可用于井下大中型采掘設(shè)備和其它機(jī)電設(shè)備上，連續(xù)監(jiān)測(cè)設(shè)備附近風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛龋部捎糜诠潭▓?chǎng)合，當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到或超過報(bào)警點(diǎn)時(shí)，傳感器立即發(fā)出聲、光報(bào)警信號(hào)，當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到或超過斷電點(diǎn)時(shí), 控制斷電儀立即斷電（切斷被控設(shè)備用電），以確保生產(chǎn)。當(dāng)瓦斯?jié)舛然芈涞浇怄i點(diǎn)以下時(shí), 控制斷電儀自動(dòng)解鎖（恢復(fù)被控設(shè)備用電），并繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)控。

傳感器采用高性能熱催化元件、微電腦數(shù)字技術(shù)和新型電子器件，性能穩(wěn)定，門限準(zhǔn)確，反應(yīng)迅速，精度高。使用方式采用人性化設(shè)計(jì)，軟調(diào)節(jié)技術(shù)，操作簡(jiǎn)單，使用方便。傳感器連續(xù)監(jiān)測(cè)瓦斯?jié)舛葧r(shí)，每隔半小時(shí)自動(dòng)記錄并存儲(chǔ)一幀數(shù)據(jù)，當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸迺r(shí)每隔10秒鐘自動(dòng)記錄并存儲(chǔ)一幀數(shù)據(jù)。

除上述數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄存儲(chǔ)（可隨時(shí)讀出）功能外，傳感器還具有時(shí)鐘顯示、報(bào)警點(diǎn)、斷電點(diǎn)、解鎖點(diǎn)顯示和工作電壓自動(dòng)檢測(cè)等多種實(shí)用功能，以及欠壓報(bào)警、欠壓自動(dòng)關(guān)機(jī)、超濃報(bào)警、超濃自動(dòng)關(guān)機(jī)等多種自保功能，從而達(dá)到國(guó)內(nèi)同類產(chǎn)品水平。

二、技術(shù)參數(shù)和性能

1、使用環(huán)境條件：     工作溫度  　 0  ～ 40 ℃

相對(duì)濕度      ≤ 98 ％

氣    壓     85　～　110 kpa

風(fēng)    速     ≤ 8 m/s

2、測(cè)量范圍：    0 ～ 4 ％ CH4

3、測(cè)量誤差：   0.00 ～ 1.00 ％ CH4 時(shí)，       ≤ ±0.10 ％ CH4

＞ 1.00 ～ 2.00 ％ CH4 時(shí)，     ≤ ±0.20 ％ CH4

＞ 2.00 ～ 4.00 ％ CH4 時(shí)，     ≤ ±0.30 ％ CH4

4、響應(yīng)時(shí)間：    ≤ 30 S

5、顯示方式：    四位紅色發(fā)光數(shù)字顯示

6、工作方式：    長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)式工作。

7、開機(jī)：    0 ～ 255 s 可選

8、超限報(bào)警功能：

(1) 報(bào)警范圍：  報(bào)警點(diǎn)可在測(cè)量范圍內(nèi)任意設(shè)置，出廠設(shè)置在1.00 ％ CH4 。

可隨時(shí)進(jìn)行檢查或調(diào)整。

(2) 報(bào)警點(diǎn)設(shè)定誤差：  ±0.01 ％ CH4

(3) 報(bào)警顯示方式：    紅色發(fā)光管閃光、警報(bào)聲。

(4) 報(bào)警聲級(jí)強(qiáng)度：    ≥ 85 dB

9、超限閉鎖（斷電）功能：

(1) 斷電范圍：   斷電點(diǎn)可在測(cè)量范圍內(nèi)任意設(shè)置，出廠設(shè)置在1.50 ％ CH4 。

可隨時(shí)進(jìn)行檢查或調(diào)整。

(2) 斷電點(diǎn)設(shè)定誤差：  ±0.01 ％ CH4

(3) 斷電顯示方式：    紅色數(shù)字閃光

10、自動(dòng)解鎖（恢復(fù)供電）功能：

(1) 解鎖范圍：   解鎖點(diǎn)可在測(cè)量范圍內(nèi)任意設(shè)置，出廠設(shè)置在0.50 ％ CH4 。

可隨時(shí)進(jìn)行檢查或調(diào)整

(2) 解鎖點(diǎn)設(shè)定誤差：  ±0.01 ％ CH4

(3) 解鎖短時(shí)間：    60 s

11、傳感器工作電壓：    7 ～ 21 V  DC

12、傳感器大工作電流：   250 mA (報(bào)警時(shí))

13、傳感器輸出信號(hào)：

(1) 數(shù)字編碼：    UART方式       波特率 1000

(2) 頻率：        200 ～ 1000 Hz ( 0.00 ～ 4.00 ％ CH4 )

(3) 電流：        1.00 ～ 5.00 mA ( 0.00 ～ 4.00 ％ CH4 )

(4) 斷電信號(hào)：    0 ～ 5 V

14、傳感器的傳輸距離： ≤ 2 km

15、時(shí)鐘顯示：

(1)、制式：         24 小時(shí)制

(2)、顯示內(nèi)容：     小時(shí)、分

(3)、誤差；         ≤ ± 1分鐘 / 24 小時(shí)  （可手動(dòng)校正）

16、工作電壓檢測(cè)：

(1)、測(cè)量誤差：    ≤ ± 0.01 V

(2)、顯示方式：    E字后顯示電壓值

17、數(shù)據(jù)自動(dòng)記錄和存儲(chǔ)功能：

(1)、記錄格式：    時(shí)間 - 甲烷濃度

(2)、存儲(chǔ)方式：    不報(bào)警時(shí)，每隔半小時(shí)自動(dòng)記錄并存儲(chǔ)一幀數(shù)據(jù)。

報(bào)警時(shí)，每隔10秒鐘自動(dòng)記錄并存儲(chǔ)一幀數(shù)據(jù)。

(3)、存儲(chǔ)容量：     120 幀         （可根據(jù)用戶要求增容）

18、軟調(diào)節(jié)功能：

(1)、調(diào)節(jié)方式：     按鍵式

(2)、調(diào)節(jié)內(nèi)容：     零點(diǎn)，校正等

19、欠壓報(bào)警和欠壓自動(dòng)關(guān)機(jī)功能：

電池工作電壓E ≤ 4.5 V 時(shí)，欠壓值閃動(dòng)，2秒鐘后自動(dòng)關(guān)機(jī)。

20、超濃報(bào)警和超濃自動(dòng)關(guān)機(jī)功能：

甲烷濃度 ≥ 5 ％ CH4 時(shí), 超濃值閃動(dòng)，2秒鐘后自動(dòng)關(guān)機(jī)。

21、探頭壽命：      ＞ 2 年

22、備用本安電源： 6 × GNY 1.8 Ah，額定電壓 7.2 V，大短路電流 4.0 A。

23、充電電流：            30 mA

24、充足電后連續(xù)工作時(shí)間：＞ 8 小時(shí)

25、防爆標(biāo)志：            EXdibⅠ( +150 ℃ )

26、防爆型式：            礦用隔爆兼本質(zhì)型

27、外形尺寸：            130×85×43 (mm)

28、重量：                450  g

三、外形結(jié)構(gòu)和工作原理

1、傳感器外形結(jié)構(gòu)如圖1。

2、傳感器的工作原理

傳感器采用熱催化元件組成惠氏電橋，由載體催化元件（俗稱黑元件）和純載體元件（俗稱白元件）組成測(cè)量臂，由金屬膜電阻和電位器組成輔助臂，穩(wěn)壓電路為電橋提供穩(wěn)定的電壓。在新鮮空氣中橋路處于平衡狀態(tài)，在被測(cè)氣體中，瓦斯（甲烷）在黑元件表面發(fā)生催化氧化反應(yīng)（無焰燃燒），使黑元件溫度增高，電阻增大，橋路失去平衡，從而輸出一個(gè)電位差（在范圍內(nèi)，其大小與甲烷的濃度成正比）。

此電位差經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，送單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字處理。經(jīng)數(shù)字處理后的數(shù)字信號(hào)送驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示出被測(cè)氣體的甲烷濃度。當(dāng)甲烷濃度達(dá)到或超過報(bào)警值時(shí)，單片機(jī)立即輸出控制信號(hào)，經(jīng)報(bào)警電路控制聲報(bào)警器發(fā)出警報(bào)聲，同時(shí)使報(bào)警燈(ALARM)發(fā)出紅色閃光。

當(dāng)甲烷濃度達(dá)到或超過斷電值時(shí)，立即發(fā)出紅色數(shù)字閃光，并向斷電儀發(fā)出斷電信號(hào)。斷電儀立即停止對(duì)繼電器供電，繼電器觸點(diǎn)斷開，被控設(shè)備停止運(yùn)行。

由傳感器控制，斷電一分鐘后，若甲烷濃度仍在解鎖值或解鎖值以上，則由傳感器控制繼續(xù)斷電，若甲烷濃度已在解鎖值以下，傳感器將立即停止光斷電報(bào)警器報(bào)警，同時(shí)立即恢復(fù)對(duì)繼電器供電，繼電器觸點(diǎn)吸合，被控設(shè)備恢復(fù)運(yùn)行。

由工作電壓采樣電路取得的電位差經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，送單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字處理。經(jīng)數(shù)字處理后的數(shù)字信號(hào)送驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示出工作電壓。當(dāng)電池工作電壓低于 4.5 V 時(shí)或甲烷濃度達(dá)到或超過 5 ％ CH4 時(shí)，單片機(jī)輸出控制信號(hào)，控制開關(guān)電路關(guān)機(jī)。

除完成上述功能外，傳感器的軟件還完成時(shí)鐘、報(bào)警點(diǎn)的編制、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀出，以及多項(xiàng)軟調(diào)節(jié)、軟顯示、軟控制等功能，包括與輸入電路結(jié)合，建立了人機(jī)對(duì)話平臺(tái)。

四、使用方法

打開傳感器后蓋，可看到接線端子自右至左15V、G、XH、DK，分別為電源

+15V（允許范圍7～21V）輸入端，電源0V輸入端，信號(hào)輸出端和斷電控制信號(hào)輸出端（斷電時(shí)輸出低電平 0 V ）。

與斷電儀配套，使用數(shù)碼傳輸時(shí)，只需接15V、G和XH三根線。使用頻率或電流傳輸時(shí)，可加接DK線。

斷電儀送電，傳感器即進(jìn)入開機(jī)狀態(tài)。首先顯示0.00，5秒鐘后自動(dòng)進(jìn)入甲烷檢測(cè)狀態(tài)。

1、觀看時(shí)鐘、報(bào)警點(diǎn)、斷電點(diǎn)和解鎖點(diǎn)

傳感器開機(jī)后處于甲烷檢測(cè)狀態(tài)，按換檔/＋鍵（以下簡(jiǎn)稱B鍵），即進(jìn)入時(shí)鐘狀態(tài)，前2位顯示小時(shí)，后2位顯示分，中間點(diǎn)每秒閃爍一次。再按B鍵，進(jìn)入報(bào)警點(diǎn)狀態(tài)，前1位顯示P，表示報(bào)警點(diǎn)，后3位顯示報(bào)警點(diǎn)值。再按B鍵，進(jìn)入斷電點(diǎn)狀態(tài)，前1位顯示C，表示斷電點(diǎn)，后3位顯示斷電點(diǎn)值。再按B鍵，進(jìn)入解鎖點(diǎn)狀態(tài)，前1位顯示J，表示解鎖點(diǎn)，后3位顯示解鎖點(diǎn)值。若再按B鍵，則傳感器又回到甲烷檢測(cè)狀態(tài)，從而構(gòu)成五項(xiàng)循環(huán)的觀看方式。

2、狀態(tài)返回

不管傳感器處于何種狀態(tài)，只要按開機(jī)/－/返回鍵（以下簡(jiǎn)稱C鍵），傳感器立即返回甲烷檢測(cè)狀態(tài)。

3、觀看存儲(chǔ)記錄

按住讀數(shù)(確認(rèn))鍵（以下簡(jiǎn)稱D鍵）2秒鐘以上再松手，顯示窗出現(xiàn)READ字樣，表示傳感器已進(jìn)入讀數(shù)(觀看存儲(chǔ)記錄)狀態(tài)。再按D鍵，出現(xiàn)時(shí)間，再按D鍵，出現(xiàn)該時(shí)間的甲烷濃度，構(gòu)成幀數(shù)據(jù)。重復(fù)上述操作，可以一一觀看到所有120幀的數(shù)據(jù)。當(dāng)觀看到20幀數(shù)據(jù)時(shí)，下一幀即為已觀看過的幀數(shù)據(jù)，從而構(gòu)成存儲(chǔ)記錄循環(huán)觀看的方式。每次操作后的等待時(shí)間不能超過5秒鐘，否則傳感器將自動(dòng)退出讀數(shù)狀態(tài)，返回甲烷檢測(cè)狀態(tài)。

4、關(guān)機(jī)

按住關(guān)機(jī)/轉(zhuǎn)換鍵（以下簡(jiǎn)稱A鍵）2秒鐘以上再松手，發(fā)光數(shù)字熄滅，傳感器自行關(guān)閉。（關(guān)機(jī)后時(shí)鐘繼續(xù)運(yùn)行，不受影響）。

5、開機(jī)

按住C鍵2秒鐘以上再松手，傳感器即打開。

6、備用電源

傳感器可配用備用電源。帶有備用電源的傳感器，不需要斷電儀送電，即可進(jìn)行調(diào)試或工作。調(diào)試或工作完畢后，應(yīng)關(guān)機(jī)以保護(hù)備用電源。

五、調(diào)試方法

只有經(jīng)過專門培訓(xùn)的專職人員，方可對(duì)傳感器進(jìn)行調(diào)試。嚴(yán)禁在使用過程中啟動(dòng)調(diào)試程序。

1、甲烷的調(diào)試

(1)、零點(diǎn)的檢查和調(diào)整

在新鮮空氣中，開機(jī)10分鐘，待顯示值穩(wěn)定后，觀察顯示值是否為0.00，否則應(yīng)進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整。進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整時(shí)，應(yīng)先按A鍵，鐘之內(nèi)再按D鍵，此時(shí)末位的小數(shù)點(diǎn)亮，表示傳感器已進(jìn)入調(diào)零（）狀態(tài)。重復(fù)按B鍵可使顯示值遞加，重復(fù)按C鍵可使顯示值遞減，進(jìn)行上述操作，使顯示值為0.00，然后按D鍵確認(rèn)并退出調(diào)零狀態(tài)，返回甲烷檢測(cè)狀態(tài)，零點(diǎn)調(diào)整結(jié)束。

(2)、精度的檢查和調(diào)整

只有經(jīng)過零點(diǎn)調(diào)整后的傳感器方可進(jìn)行精度的檢查和調(diào)整。

將傳感器的氣室套上校正氣嘴，通入濃度為 2 ％ 左右的 CH4 標(biāo)準(zhǔn)氣樣，控制流量在200 ml/min，待顯示值穩(wěn)定后，觀察顯示值是否為標(biāo)準(zhǔn)氣樣值，否則應(yīng)進(jìn)行精度調(diào)整。

進(jìn)行精度調(diào)整時(shí)，應(yīng)先按A鍵，鐘之內(nèi)再按D鍵，此時(shí)末位的小數(shù)點(diǎn)亮，表示傳感器已進(jìn)入狀態(tài)。重復(fù)上述操作，此時(shí)的小數(shù)點(diǎn)亮，表示傳感器已進(jìn)入精度調(diào)整（第2）狀態(tài)。重復(fù)按B鍵可使顯示值遞加，重復(fù)按C鍵可使顯示值遞減，按A鍵可改變遞加或遞減的速度，進(jìn)行上述操作，使顯示值為標(biāo)準(zhǔn)氣樣值，然后按D鍵確認(rèn)并退出精度調(diào)整狀態(tài)，返回甲烷檢測(cè)狀態(tài)，精度調(diào)整結(jié)束。

2、時(shí)鐘的調(diào)試

準(zhǔn)備好一個(gè)經(jīng)標(biāo)定過的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘。開機(jī)后按B鍵進(jìn)入時(shí)鐘狀態(tài)，觀察顯示值是否與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘一致，若誤差在1分鐘以上，可進(jìn)行調(diào)整。

進(jìn)行調(diào)整時(shí)，應(yīng)先按A鍵，鐘之內(nèi)再按D鍵，此時(shí)末位的小數(shù)點(diǎn)亮，表示傳感器已進(jìn)入時(shí)鐘調(diào)整（）狀態(tài)。重復(fù)按B鍵可使小時(shí)數(shù)或分鐘數(shù)遞加，重復(fù)按C鍵可使小時(shí)數(shù)或分鐘數(shù)遞減，按A鍵可改變遞加或遞減的是小時(shí)數(shù)還是分鐘數(shù)，進(jìn)行上述操作，使顯示值為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘值，然后按D鍵確認(rèn)并退出時(shí)鐘調(diào)整狀態(tài)，返回時(shí)鐘顯示狀態(tài)，時(shí)鐘調(diào)整結(jié)束。

在調(diào)整過程中，按C鍵只能使小時(shí)數(shù)或分鐘數(shù)遞減到00為止，再按C鍵將不起作用；按B鍵只能使小時(shí)數(shù)遞加到23為止，分鐘數(shù)遞加到59為止，再按B鍵將不起作用。

3、報(bào)警點(diǎn)的調(diào)試

開機(jī)后按B鍵2次進(jìn)入報(bào)警點(diǎn)狀態(tài)，顯示P1.00（出廠設(shè)置值），若用戶要求更改，可進(jìn)行調(diào)整。

調(diào)整時(shí)，應(yīng)先按A鍵，鐘之內(nèi)再按D鍵，此時(shí)末位的小數(shù)點(diǎn)亮，表示傳感器已進(jìn)入報(bào)警點(diǎn)調(diào)整（）狀態(tài)。重復(fù)按B鍵可使顯示值遞加，重復(fù)按C鍵可使顯示值遞減，進(jìn)行上述操作，使顯示值為用戶要求值，然后按D鍵確認(rèn)并退出報(bào)警點(diǎn)調(diào)整狀態(tài)，返回報(bào)警點(diǎn)狀態(tài)，調(diào)整結(jié)束。

4、斷電點(diǎn)的調(diào)試

開機(jī)后按B鍵3次進(jìn)入斷電點(diǎn)狀態(tài)，顯示C1.50（出廠設(shè)置值），若用戶要求更改，可進(jìn)行調(diào)整。

調(diào)整時(shí)，應(yīng)先按A鍵，鐘之內(nèi)再按D鍵，此時(shí)末位的小數(shù)點(diǎn)亮，表示傳感器已進(jìn)入斷電點(diǎn)調(diào)整（）狀態(tài)。重復(fù)按B鍵可使顯示值遞加，重復(fù)按C鍵可使顯示值遞減，進(jìn)行上述操作，使顯示值為用戶要求值，然后按D鍵確認(rèn)并退出斷電點(diǎn)調(diào)整狀態(tài)，返回?cái)嚯婞c(diǎn)狀態(tài)，調(diào)整結(jié)束。

5、解鎖點(diǎn)的調(diào)試

開機(jī)后按B鍵4次進(jìn)入解鎖點(diǎn)狀態(tài)，顯示J0.50（出廠設(shè)置值），若用戶要求更改，可進(jìn)行調(diào)整。

調(diào)整時(shí)，應(yīng)先按A鍵，鐘之內(nèi)再按D鍵，此時(shí)末位的小數(shù)點(diǎn)亮，表示傳感器已進(jìn)入解鎖點(diǎn)調(diào)整（）狀態(tài)。重復(fù)按B鍵可使顯示值遞加，重復(fù)按C鍵可使顯示值遞減，進(jìn)行上述操作，使顯示值為用戶要求值，然后按D鍵確認(rèn)并退出解鎖點(diǎn)調(diào)整狀態(tài)，返回解鎖點(diǎn)狀態(tài)，調(diào)整結(jié)束。

五、注意事項(xiàng)

1、只有經(jīng)過專門培訓(xùn)的專職人員才可對(duì)傳感器進(jìn)行通電檢查、功能試驗(yàn)、精度校準(zhǔn)、下井安裝和調(diào)試等工作。

2、井下安裝時(shí),與斷電儀間的接線不能接錯(cuò)，應(yīng)反復(fù)檢查接線確認(rèn)無誤后方可通電試驗(yàn)。

3、試驗(yàn)正常24小時(shí)后，應(yīng)進(jìn)行復(fù)查。復(fù)查時(shí)應(yīng)帶上新鮮空氣、2 ％左右的CH4標(biāo)準(zhǔn)氣樣和流量計(jì)等工具，對(duì)傳感器的零點(diǎn)和精度進(jìn)行檢查和調(diào)整。

正常情況下，以后每隔一周應(yīng)復(fù)查一次。

4、傳感器在運(yùn)輸和使用過程中應(yīng)防止水滴濺入，避免經(jīng)受猛烈撞擊和擠壓。

5、傳感器不可在含有高H2S氣體的礦井中使用。

6、根據(jù)使用情況，應(yīng)對(duì)傳感器的氣室進(jìn)行定期和不定期的清洗。

六、保管和維修

1、傳感器應(yīng)有專人保管，并建立登記制度，將使用情況一一記錄在冊(cè)。

2、傳感器長(zhǎng)期不用，應(yīng)放于通風(fēng)干燥處貯藏，避免與H2S等有害氣體接觸，每季度通電檢查一次。防爆面處應(yīng)涂上黃油，以免銹蝕受損。

3、禁止隨意拆卸傳感器，維修工作應(yīng)有經(jīng)過專門培訓(xùn)的專業(yè)人員擔(dān)任。維修時(shí)應(yīng)注意，印制板在更換元器件和焊接后，應(yīng)涂三防漆兩遍。

4、嚴(yán)禁在井下或有爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)所拆卸傳感器。電池組和甲烷探頭系防爆組件，損壞后整體更換，由本廠提供配件，不得用其它類型的部件代替。更換甲烷探頭后，傳感器重新調(diào)試。

七、傳感器附件

1、校正氣嘴　　　　　　　　　　　　　　　　　1　個(gè)

2、產(chǎn)品使用說明書　　　　　　　　　　　　　　1　份

3、出廠合格證書　　　　　　　　　　　　　　　1　份

GJ4使用說明書