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一、用途和特點

GJ4煤礦用低濃度甲烷傳感器（以下簡稱傳感器），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）場合，與DJB4瓦斯報警斷電儀等斷電儀配套，可用于井下大中型采掘設(shè)備和其它機電設(shè)備上，連續(xù)監(jiān)測設(shè)備附近風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛龋部捎糜诠潭▓龊?，?dāng)瓦斯?jié)舛冗_到或超過報警點時，傳感器立即發(fā)出聲、光報警信號，當(dāng)瓦斯?jié)舛冗_到或超過斷電點時, 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點以下時, 控制斷電儀自動解鎖（恢復(fù)被控設(shè)備用電），并繼續(xù)進行監(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，軟調(diào)節(jié)技術(shù)，操作簡單，使用方便。傳感器連續(xù)監(jiān)測瓦斯?jié)舛葧r，每隔半小時自動記錄并存儲一幀數(shù)據(jù)，當(dāng)瓦斯?jié)舛瘸迺r每隔10秒鐘自動記錄并存儲一幀數(shù)據(jù)。

除上述數(shù)據(jù)自動記錄存儲（可隨時讀出）功能外，傳感器還具有時鐘顯示、報警點、斷電點、解鎖點顯示和工作電壓自動檢測等多種實用功能，以及欠壓報警、欠壓自動關(guān)機、超濃報警、超濃自動關(guān)機等多種自保功能，從而達到國內(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 ℃

相對濕度      ≤ 98 ％

氣    壓     85　～　110 kpa

風(fēng)    速     ≤ 8 m/s

2、測量范圍：    0 ～ 4 ％ CH4

3、測量誤差：   0.00 ～ 1.00 ％ CH4 時，       ≤ ±0.10 ％ CH4

＞ 1.00 ～ 2.00 ％ CH4 時，     ≤ ±0.20 ％ CH4

＞ 2.00 ～ 4.00 ％ CH4 時，     ≤ ±0.30 ％ CH4

4、響應(yīng)時間：    ≤ 30 S

5、顯示方式：    四位紅色發(fā)光數(shù)字顯示

6、工作方式：    長時間連續(xù)式工作。

7、開機：    0 ～ 255 s 可選

8、超限報警功能：

(1) 報警范圍：  報警點可在測量范圍內(nèi)任意設(shè)置，出廠設(shè)置在1.00 ％ CH4 。

可隨時進行檢查或調(diào)整。

(2) 報警點設(shè)定誤差：  ±0.01 ％ CH4

(3) 報警顯示方式：    紅色發(fā)光管閃光、警報聲。

(4) 報警聲級強度：    ≥ 85 dB

9、超限閉鎖（斷電）功能：

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

可隨時進行檢查或調(diào)整。

(2) 斷電點設(shè)定誤差：  ±0.01 ％ CH4

(3) 斷電顯示方式：    紅色數(shù)字閃光

10、自動解鎖（恢復(fù)供電）功能：

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

可隨時進行檢查或調(diào)整

(2) 解鎖點設(shè)定誤差：  ±0.01 ％ CH4

(3) 解鎖短時間：    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 (報警時)

13、傳感器輸出信號：

(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：    0 ～ 5 V

14、傳感器的傳輸距離： ≤ 2 km

15、時鐘顯示：

(1)、制式：         24 小時制

(2)、顯示內(nèi)容：     小時、分

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

16、工作電壓檢測：

(1)、測量誤差：    ≤ ± 0.01 V

(2)、顯示方式：    E字后顯示電壓值

17、數(shù)據(jù)自動記錄和存儲功能：

(1)、記錄格式：    時間 - 甲烷濃度

(2)、存儲方式：    不報警時，每隔半小時自動記錄并存儲一幀數(shù)據(jù)。

報警時，每隔10秒鐘自動記錄并存儲一幀數(shù)據(jù)。

(3)、存儲容量：     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，校正等

19、欠壓報警和欠壓自動關(guān)機功能：

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

20、超濃報警和超濃自動關(guān)機功能：

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

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)工作時間：＞ 8 小時

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，送單片機進行數(shù)字處理。經(jīng)數(shù)字處理后的數(shù)字信號送驅(qū)動電路，驅(qū)動數(shù)碼管顯示出被測氣體的甲烷濃度。當(dāng)甲烷濃度達到或超過報警值時，單片機立即輸出控制信號，經(jīng)報警電路控制聲報警器發(fā)出警報聲，同時使報警燈(ALARM)發(fā)出紅色閃光。

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

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警器報警，同時立即恢復(fù)對繼電器供電，繼電器觸點吸合，被控設(shè)備恢復(fù)運行。

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，送單片機進行數(shù)字處理。經(jīng)數(shù)字處理后的數(shù)字信號送驅(qū)動電路，驅(qū)動數(shù)碼管顯示出工作電壓。當(dāng)電池工作電壓低于 4.5 V 時或甲烷濃度達到或超過 5 ％ CH4 時，單片機輸出控制信號，控制開關(guān)電路關(guān)機。

除完成上述功能外，傳感器的軟件還完成時鐘、報警點的編制、數(shù)據(jù)的存儲和讀出，以及多項軟調(diào)節(jié)、軟顯示、軟控制等功能，包括與輸入電路結(jié)合，建立了人機對話平臺。

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，信號輸出端和斷電控制信號輸出端（斷電時輸出低電平 0 V ）。

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

斷電儀送電，傳感器即進入開機狀態(tài)。首先顯示0.00，5秒鐘后自動進入甲烷檢測狀態(tài)。

1、觀看時鐘、報警點、斷電點和解鎖點

傳感器開機后處于甲烷檢測狀態(tài)，按換檔/＋鍵（以下簡稱B鍵），即進入時鐘狀態(tài)，前2位顯示小時，后2位顯示分，中間點每秒閃爍一次。再按B鍵，進入報警點狀態(tài)，前1位顯示P，表示報警點，后3位顯示報警點值。再按B鍵，進入斷電點狀態(tài)，前1位顯示C，表示斷電點，后3位顯示斷電點值。再按B鍵，進入解鎖點狀態(tài)，前1位顯示J，表示解鎖點，后3位顯示解鎖點值。若再按B鍵，則傳感器又回到甲烷檢測狀態(tài)，從而構(gòu)成五項循環(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/－/返回鍵（以下簡稱C鍵），傳感器立即返回甲烷檢測狀態(tài)。

3、觀看存儲記錄

按住讀數(shù)(確認(rèn))鍵（以下簡稱D鍵）2秒鐘以上再松手，顯示窗出現(xiàn)READ字樣，表示傳感器已進入讀數(shù)(觀看存儲記錄)狀態(tài)。再按D鍵，出現(xiàn)時間，再按D鍵，出現(xiàn)該時間的甲烷濃度，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，下一幀即為已觀看過的幀數(shù)據(jù)，從而構(gòu)成存儲記錄循環(huán)觀看的方式。每次操作后的等待時間不能超過5秒鐘，否則傳感器將自動退出讀數(shù)狀態(tài)，返回甲烷檢測狀態(tài)。

4、關(guān)機

按住關(guān)機/轉(zhuǎn)換鍵（以下簡稱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)機后時鐘繼續(xù)運行，不受影響）。

5、開機

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，即可進行調(diào)試或工作。調(diào)試或工作完畢后，應(yīng)關(guān)機以保護備用電源。

五、調(diào)試方法

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

1、甲烷的調(diào)試

(1)、零點的檢查和調(diào)整

在新鮮空氣中，開機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)進行零點調(diào)整。進行零點調(diào)整時，應(yīng)先按A鍵，鐘之內(nèi)再按D鍵，此時末位的小數(shù)點亮，表示傳感器已進入調(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)，返回甲烷檢測狀態(tài)，零點調(diào)整結(jié)束。

(2)、精度的檢查和調(diào)整

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

進行精度調(diào)整時，應(yīng)先按A鍵，鐘之內(nèi)再按D鍵，此時末位的小數(shù)點亮，表示傳感器已進入狀態(tài)。重復(fù)上述操作，此時的小數(shù)點亮，表示傳感器已進入精度調(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)，返回甲烷檢測狀態(tài)，精度調(diào)整結(jié)束。

2、時鐘的調(diào)試

準(zhǔn)備好一個經(jīng)標(biāo)定過的標(biāo)準(zhǔn)時鐘。開機后按B鍵進入時鐘狀態(tài)，觀察顯示值是否與標(biāo)準(zhǔn)時鐘一致，若誤差在1分鐘以上，可進行調(diào)整。

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

在調(diào)整過程中，按C鍵只能使小時數(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、報警點的調(diào)試

開機后按B鍵2次進入報警點狀態(tài)，顯示P1.00（出廠設(shè)置值），若用戶要求更改，可進行調(diào)整。

調(diào)整時，應(yīng)先按A鍵，鐘之內(nèi)再按D鍵，此時末位的小數(shù)點亮，表示傳感器已進入報警點調(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)并退出報警點調(diào)整狀態(tài)，返回報警點狀態(tài)，調(diào)整結(jié)束。

4、斷電點的調(diào)試

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

調(diào)整時，應(yīng)先按A鍵，鐘之內(nèi)再按D鍵，此時末位的小數(shù)點亮，表示傳感器已進入斷電點調(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)并退出斷電點調(diào)整狀態(tài)，返回斷電點狀態(tài)，調(diào)整結(jié)束。

5、解鎖點的調(diào)試

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

調(diào)整時，應(yīng)先按A鍵，鐘之內(nèi)再按D鍵，此時末位的小數(shù)點亮，表示傳感器已進入解鎖點調(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)并退出解鎖點調(diào)整狀態(tài)，返回解鎖點狀態(tài)，調(diào)整結(jié)束。

五、注意事項

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

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

3、試驗正常24小時后，應(yīng)進行復(fù)查。復(fù)查時應(yīng)帶上新鮮空氣、2 ％左右的CH4標(biāo)準(zhǔn)氣樣和流量計等工具，對傳感器的零點和精度進行檢查和調(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)對傳感器的氣室進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。

2、傳感器長期不用，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的場所拆卸傳感器。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

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