隨著可燃性氣體種類和應用范圍的增加，其使用場所和貯氣倉庫內(nèi)的泄漏、火災爆炸事故日益增多。從安全、環(huán)保及經(jīng)濟上考慮，研制一種檢測可燃性氣體自動報警和自動打開排器裝置的一種控制器是非常必要的。

本設計對可燃性氣體泄漏報警、控制器進行了深入的研究，采用了“探測器+單片機控制電路”設計思路，具有檢測誤差小，反應速度快等優(yōu)點。選用MQ2氣體傳感器對現(xiàn)場可燃性氣體濃度進行檢測，采用功能和性價比較高的STC89C52單片機作為中央處理單元，對濃度信號進行采集、數(shù)據(jù)處理、顯示、報警及打開排氣裝置等工作

本設計的可燃性氣體報警控制器可以檢測空氣中以烷類氣體為主的多種可燃性氣體的濃度，實時顯示濃度值，當達到預先設定的上限報警設定值時，發(fā)出聲音報警和控制信號，以提示操作人員采取安全對策或自動控制相關安全裝置。該報警器可以實時、準確檢測可燃性氣體，并且可以長時間可靠無誤的報警，具有很廣泛的應用前景和推廣價值1.1.1課題研究的目的和意義

隨著石油化學工業(yè)的發(fā)展，易燃、易爆、有毒氣體的種類和應用范圍都有所增加。液化石油氣、天然氣、煤氣等這些氣體主要含有烷類、烴類、烯類、醇類、苯類以及氧化碳、氫等成分，是易燃、易爆、有毒、有害的氣體。它們易流動、易燃燒，在生產(chǎn)、輸送、貯存和使用這些氣體的過程中，如違反操作規(guī)程或設備密封質(zhì)量不好，都有可能發(fā)生可燃氣體泄漏的現(xiàn)象。當與空氣混合后的混合物達先進、可靠的安全監(jiān)測儀表，嚴密監(jiān)測環(huán)境中的可燃性氣體的濃度，及早發(fā)現(xiàn)事故隱悲，采取有效措施，將事故消滅在釀成事故之前，才能確保安全生產(chǎn)，居民的人身財產(chǎn)安全才能有保證。

可燃性氣體報警控制器屬于《中華人民共和國強制檢定的王作計量器具目錄》中第46項，它歸類于物理化學計量器具?！督ㄖO計防火規(guī)范》(GB16-87)第10.3.2條明確規(guī)定：“散發(fā)可燃氣體、可燃蒸汽的甲類場所，應設置可燃性氣體濃度檢測報警裝置”。但現(xiàn)在國內(nèi)使用的報警控制器，許多產(chǎn)品使用時間過長，產(chǎn)品老化嚴重，技術指標達不到標準，報警器的性能也不毛

有些是保養(yǎng)不當，如電池流水腐蝕儀器，或蓄電池損

壞使報警器不能上作：有些是因使用不當而到一定的濃度時，就是一種爆炸性混合物，遇火就會發(fā)生劇烈的化合反應，產(chǎn)生大量的熱，會燃起大火，進而釀成火災或爆炸事故，給國家和人民的生命財產(chǎn)造成損失。國內(nèi)外均有不少這方面的報道，其教訓是非常深刻的。為了防患于未然，只有采用造成故障，因此不能進行準確，安全的報警和控制。2003年12月，國家執(zhí)行新的可燃性氣體探測器標準GB15322-2003)《可燃氣體探測器》。在2004年10月國家頒布《可燃氣體檢測報警器規(guī)程G693-20041.2可燃性氣體報警控制器國內(nèi)外現(xiàn)狀

可燃性氣體報警控制器在國外己經(jīng)發(fā)展成為一種相當成熟的產(chǎn)品。日本是最早發(fā)明燃氣報警器的因家，己有50多年的歷史。無論在氣體探測器的研制上，還是在報警器的性能上，均處于國際領先水平。日本政府和生產(chǎn)企業(yè)大力推廣報警器的使用，使燃氣泄漏和爆炸等事故的事故率遠遠低于歐美等發(fā)達國家。其中 FIGARO、理研都是專門研制、生產(chǎn)可燃性氣體報警控制器的廠家，他們生產(chǎn)的產(chǎn)品以采用最先進的氣敏傳感器、響應速度快、性能可靠、壽命長而著稱

我國在⑦0年代初期開始研制可燃性氣體報警控制器，生產(chǎn)型號多樣、品種較齊全，應用范圍也由單暫的煉油系統(tǒng)擴展到幾乎所有危險作業(yè)環(huán)境的各種類型報警器，產(chǎn)品數(shù)量也在不斷增加。但主要是在引進國外先進的傳感器技術和先進的生產(chǎn)工藝基礎上，又進行研究與開發(fā)，形成自己的特色。近年來，在氣體選擇性和產(chǎn)品穩(wěn)定性上也有很大進步

工業(yè)可燃性氣體報警控制器一般分為可燃性氣體檢漏儀(簡稱“檢漏儀”)、可燃性氣體報警控制器(簡稱“控制器”)、可燃性氣體探測器(簡稱“探測器”)三大系列產(chǎn)品“檢漏儀”的體積較小，可隨身攜帶或手持，采用堿性電池或可充電電池供電，般可以連續(xù)工作近12小時。該儀器主要應用于燃氣管道的査漏與巡線。若有燃氣泄漏，檢漏儀便會發(fā)出聲光報警，同時顯示氣體濃度，以便及時采取安全措施，防止爆炸等惡性事故的發(fā)生。

“探測器+控制器 這是在工業(yè)裝置上和生產(chǎn)過程中使用最多的檢測儀器，可在

防爆現(xiàn)場長期監(jiān)測氣體的濃度。這種儀器大都裝設在油庫、乙炔站、液化氣站和煤氣站

等易燃易爆的危險場所探測器安裝在防爆現(xiàn)場，控制器放在值班室等有人值守的地方，二者采用屏蔽電纜線連接。當在現(xiàn)場的探測器探測到燃氣泄漏之后，通過屏蔽電纜線將信號傳到控制器，控制器發(fā)出聲光報警，同時啟動排風裝置或關閉電磁閥切斷氣源，以確保安全。

1.3本課題主要完成的任務第2章可燃性氣體報警控制器的方案設計

2.1氣體傳感器的選型

可燃性氣體傳感器是一個氣-電變換器，它的作用是把可燃性氣體在空氣中的含量(即濃度)變成電信號，進而由單片機采集信號、數(shù)據(jù)處理、濃度顯示以便報警控制。傳感器作為對可燃性氣體的敏感元件，是各種類型(袖珍式、便攜式、固定式)儀表的核心之一。因此，傳感器的選型是非常重要的。

2.1.1氣體傳感器的種類

國外從30年代開始研究開發(fā)氣體傳感器。過去氣體傳感器主要用于煤氣、液化石油氣、天然氣以及礦井中的瓦斯氣體的檢測與報警，日前需要檢測的氣體種類由原來的還原性氣體(H2,CAH10,CHA等)擴展到毒性氣體(CO0,N02,H2S,NO,NH3,PH3等)。氣體傳感器種類繁多，從原理上可以分為三大類：(1)利用物理化學性質(zhì)的氣體傳感器：如半導體、催化燃燒等。

(2)利用物理性質(zhì)的氣體傳感器：如熱導、光干涉、紅外吸收等。

3)利用電化學性質(zhì)的氣體傳感：如電流型、電勢型等

下面對工業(yè)上常用的幾種氣體傳感器作以簡單介紹。

(1)半導體氣體傳感器

這類傳感器主要使用半導體氣敏材料，利用氣敏元件的電阻、電流或電壓隨氣體濃度變化的原理工作的。由于具有靈敏度高、響應快、輸出信號強、耐久性強、結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜等諸多優(yōu)點，這類傳感器得到了廣泛的應用。目前，世界上許多國家開展了對半導體氣敏材料的研究，其中日本、美國處十領先地位，我國也投入大量資金和人力進行研究，并取得一定成果。該傳感器己成為世界上產(chǎn)量最大、使用最廣的氣體傳感器之一

2)固體電解質(zhì)氣體傳感器

這是一種產(chǎn)量僅次于半導體氣體傳感器的一類傳感器。它使用固體電解質(zhì)材料作為氣敏元件。其原理是氣敏材料在通過氣體時產(chǎn)生離子，形成電動勢，鋇U量電動勢從而測量氣體濃度。由于這種傳感器電導率高，靈域度和選擇性好，因而得到了廣泛的應用，

3）接觸燃燒式氣體傳感器

這類傳感器可分為直接接觸燃燒式和催化接觸燃燒式氣體傳感器。其工作原理是氣敏材料在通電狀態(tài)下，可燃性氣體氧化燃燒或在催化劑作用下氧化燃燒，產(chǎn)生的熱量使電熱絲升溫，從而使其電阻值發(fā)生變化，測量阻值變化從而測量氣體濃度。接觸燃燒式氣體傳感器在環(huán)境溫度下非常穩(wěn)定，并能對爆炸F限的絕大多數(shù)可燃性氣體進行檢測，普遍應用于石化工廠、造船廠、礦井隧道、浴室、廚房等處可燃性氣體的監(jiān)測和報警。這類傳感器只能測量可燃性氣體，對不可燃性氣體不敏感。在燃氣爆炸下限內(nèi)輸出為線性、只與燃氣濃度成正比、溫度和濕度的變化對其工作狀態(tài)影響很小、選擇性好、反映準確、精度高、再現(xiàn)性好。其不足的是催化劑壽命有限，當在可燃性氣體與空氣的混合物中有硫化氫等含硫物質(zhì)的情況下，則有可能在無焰催化燃燒的同時，有些固態(tài)物質(zhì)附著在催化元件表面，阻塞載體的微孔，從而引起響應緩慢，反應滯緩或中毒，使靈敏度降低。

(4)高分子氣體傳感器

利用高分子氣敏材料制作的氣體傳感器近年來得到很大的發(fā)展。高分子氣敏材料在遇到特定氣體時，其電阻、介電常數(shù)、材料表面聲波傳播速度和頻率、材料重量等物理A、，2,,

性能及生變化D21高分子氣敏材料由于具有易操作性、工藝簡單、常溫選擇性好、價格

低廉、易與微結(jié)構(gòu)傳感器和聲表面波器件相結(jié)合，在毒性氣體和食品鮮度等方面的檢測

中具有重要作用。高分子氣體傳感器具有對特定氣體分子靈敏度高，選擇性好，且結(jié)構(gòu)

簡單，能在常溫下使用，可以彌補其它氣體傳感器的不足。

5)電化學傳感器

這類傳感器由膜電極和電解液灌封而成。氣體長度信號將電解液分解成陰陽帶電離

子，通過電極將信號傳出。它的優(yōu)點是：反映速度快、準確、穩(wěn)定性好、能夠定量檢測，

但壽命較短(大于等于兩4)它主要適用于毒性氣體的檢測。目前國際上絕大部分毒氣

檢測采用該類型傳感器。