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 KJ101-45B型全量程甲烷传感器研制过程 (转千纸鹤 )

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序 号:134 (煤矿安全监控)
标 题: KJ101-45B型全量程甲烷传感器研制过程 (转千纸鹤 ) (13815字)
发信人:咫尺天涯~
时 间:2007/7/10 14:04:00
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详?#24863;?#24687;:
KJ101-45B型全量程甲烷传感器研制过程
当我公司采用普通催化元件研制出全量程甲烷传感器的消息公之于众后,引起了业界人士的高度关注,几乎所有专家均对此持有怀疑态度,认为?#23433;?#21487;?#23478;欏保?#20854;寓意为不是虚假广告,就是出现了奇迹,今天在此向大家披露一部分技术细节。

1、问题的提出
1957年,英国人发明了载体催化元件的专利,并在可燃气体检测领域得到成功的应用,我国六十年代就已经形成了自己的以催化原理为基础的可燃气体检测仪器产品,在全国煤矿安全检测领域得到了大量推广。热催化可燃气体检测方法简单可靠、成本低廉、具有广谱特性,正是由于它诸多的优越的?#38405;埽?#22312;世界上已经运用五六十年的时间。行?#30340;?#30340;人们都知道,由于技术原因,载体催化元件只能测量4%浓度以下的甲烷气体,绝对没有可能超越这个极限,也是由于它固有的这个技术瓶颈,在50年后的今天,为了扩大量程人们不得不无奈的放弃它,另去谋求光纤、红外等新的气体检测技术途径。
热催化是检测瓦斯最有效最经济的方法,使用催化剂氧化钯黑,涂布在测量元件表面做成测量元件,再配以物理?#38405;?#30456;同的参比元件组成测量电桥,俗称黑白元件。二只元件用铂丝加热到摄氏400度,当空气中含有可燃气体时,测量元件在催化剂的作用下,在元件表面发生催化反映(无焰燃烧),使温度上升,参比元件没有催化剂不会发生反映温度不变,通过比对二个元件的温差就能判断出瓦斯的含量。
前面说过载体催化元件有个致命的缺陷,就是只能测量4%浓度以下的甲烷气体,当空气中的瓦斯浓度值超过4%后,元件就会发生“激活”现象造成永久损坏,使测量范围被局限在很有限的区间里,极大的限制了它的应用条件。煤矿井下因放炮、通风机停转、瓦斯突出等事件经常会出现高浓度瓦斯聚集,现场传感器常会遭遇高浓瓦斯冲击而损坏,现场使用人员对元件的如此“娇贵”?#38405;?#24616;声载道,几十年来只能望洋兴叹束手无策。
多年来人们想尽了各种办法去解决这个难题,50年过去了一直没?#22411;黃普?#20010;技术瓶颈,渐渐的使人们得出了伤心绝望的结论,认为载体催化元件没有可能逾越这道障碍了。在50年后的今天,人们想要得到更宽的测量范围,不得不放弃催化方式另去谋求光纤、红外等新的气体检测技术途径。假如能够解决催化元件的激活问题,那将为煤矿安全带来一场重大的变革,将为我国几千万煤矿井下工人安全带来福址。我公司科研人员早在二十多年前就被这个课题深深迷恋住了,就像当年陈景润迷恋歌德巴赫猜想一样痴迷,二十年多来?#27704;?#27809;有放弃过攻克这道难关的念头,为了实现这个魂牵梦绕的念头,十五年前毅然下海组建了自己的研?#31185;?#19994;——镇江中煤电子研究所(现在企业的前身)。

2、、催化元件保护方法的误区
解决催化元件的激活问题是一项长期的技术难点,单?#30475;?#25913;良催化剂配方或优化工艺结构的常规方法着手已到了山穷水尽的地步。根据大量文献记载,无论采取什么配方的催化剂,在元件表面温度>600℃后,催化剂氧化钯黑无法抵抗氧化还原反应的发生,结果造成检测元件不可逆转的损坏。
传统的检测原理是检测催化元件与参比元件的温差获得浓度信号,随着浓度上升元件温度必然上升,激活现象不可避免。当被测气体中甲烷浓度>4%之后,常规办法是切断元件的供电停止测量,然而实践证明,尽管有保护电?#21453;?#22312;,还是不能有效保护传感器元件。
按道理说采用断电保护方法应该能够有效地杜绝元件的损伤,当瓦斯浓度值超过3%时仪器已经切断了桥路的加热电流,为什么还不能有效地保护元件?那些日子里我们不思茶饭地思考这个问题,连睡梦中都在进行研究,所有型号的传感器上都设有过量程保护电路,为什么催化元件照坏不误?是哪里来的能量损伤了元件?通过大量实验研究终于揭开了元件损坏的庐山真面目。
中煤实验室里做了这样一个试验,在黑暗的环?#25345;校白?#34987;引发爆炸的危险将试验杯?#22411;?#20197;10%浓度甲烷气样(9.5%浓度的瓦斯气体具有最强列的爆炸特性),接通测量桥?#36820;?#28304;让元件升温,进入催化反映状态。检测元件在铂丝加?#35748;?#28201;度缓慢上升着,在铂丝加热和瓦斯氧气催化反应下,看到了人们不曾想象的奇异一幕现象。测量元件温度持续升温不止,那元件发出了明亮的光辉,就像一只?#20540;?#31570;中点亮的小电珠。这时立即切断了桥?#36820;?#28304;,此刻奇怪现象发生了,催化反应并没有因中断加热而停止,无焰燃烧在继续,测量元件还在发出耀眼的光芒。原来是催化反应产生的热量还会维持“自燃”状态, 这种“自燃”的能量来源于甲烷与氧气的反应,实验的结果让我们恍然大悟,终于揭开了断电保护不能有效杜绝激活的谜底,大家高兴得跳了起?#30784;?br>这种现象与防风打火机的原理差不多,我们当即取了个明称为:?#25353;?#28779;机效应?#20445;?#24403;催化元件?#22351;?#29123;之后,再切断电源已经无法扑灭这种“自燃”反应的,元件会一直维持自?#30002;?#24577;,直到将其烧毁为止。在高浓甲烷环境下,很小的能量?#25353;?#21457;?#26412;?#20250;导致催化元件的灭顶之灾。而仪表检测?#30452;?#39035;让元件在燃烧状态工作,就是在这样相互矛盾的条件打成一个无法解开的“死结?#20445;?#24590;样打开这个死结让我们又深深陷入了思考之中。

3、高低浓组合式甲烷传感器的困惑
催化元件测量高浓甲烷时,因甲烷挤占了空气中的氧气,使催化反应不但没有加强,反而随着浓度增加而下降,浓度越高测量值反而越小,它的特性曲线如下图:

此主题相关图片如下:



实际应用中这种特性存在着极大危险,这就是长期困扰人们的二值性误测问题。 二值性的最大危害是测量假象,在没有氧气的环?#25345;校?#20652;化反映不会发生,高浓度的瓦斯气体会被测成“无瓦斯”历史上曾经发生过许多惨痛的教训,原煤炭部为了解决这项技术难题曾拨下大量科研资金,时至今日尚没有研制出一台完全符合要求的传感起?#30784;?br>解决二值性问题的关键技术是如何?#33539;?#20202;器的取值区间,不同的区间会得出不同的测量结果。人们采用催化元件与热导元件组合方式制造了高低浓组合式甲烷传感器,但由于热导元件在量程的高端和?#25237;?#20998;辨率低,在两元件测量的相?#22351;?#19978;无法吻合,不能准确切换。又由于两种元件工作机理不同,两参数的整定、

测量算法无法统一,再加上双元件、双供电、双零点、双精度、双补偿,使仪器的使用变得极其复杂,更无法接受的是两种元件交越切换时必须经过很长的停电/加热转换过程,这期间仪器是“休止”状态,在时间上和测量值上都是不连续的,这样就给产品的推广应用带来极大障碍。 

4、传感器研制过程 
归根结底解决催化元件的高浓冲击问题,就是解决催化元件高温的课题,二十年前就曾有人提出制造恒温黑白元件检测桥路的设想,并有许多?#23435;?#27492;付诸实践,中国矿业大学的吴震春教授曾在《煤?#38752;?#23398;技术》上报到过他的试验成果,重庆煤科分院的谷守禄高工也从事过类似的课题研究,由于当时的技术条件和认识误区,都没有真正完成这项科研成果。 
他们没有成功的主要原因,还是在桥路平衡上的认识有误,在连续供电的检测桥路上,任何的辅助控制,都会成功地将失衡的桥?#26041;?#27491;,但是被外电路钳制成平衡的桥路不等于恒温的桥路,桥路的平衡条件是对边阻抗乘积等于另一边阻抗乘积,如下式:Z1*Z4=Z2*Z3 

此主题相关图片如下:


如果Z4是测量元件,Z3为参比元件,在高浓甲烷环?#25345;衂4温度上升后对Z4加以分流控制,必将引起其并联阻抗下降,很小的分流控制就能够将桥路恢复到平衡状态,分流所产生的降温效果微不足道,不足以改善高温对测量元件的激活现象,并且闭合的控制环路需要二个元件的温差?#27425;?#25345;补偿电流,在理论上就注定实现不了测量元件的“恒温?#20445;?#27492;时测量元件与参比元件温差并没有减小多少,仅仅是维持了桥路的平衡,对元件的保护更无从谈起。由于以上原因,许多的探索者为此花费了大量?#38590;?#22987;终没有研制出来真正意义上的“恒温电桥”。 
早在1980年前我们?#25237;?#27492;项研?#38752;?#39064;作了大量的调研工作,曾深入研究过催化元件的损伤机理和保护方法,也?#25945;?#36807;恒温桥路的可行性,搞清楚了前人失败的原因根?#30784;?#35201;想设计出真正的恒温检测桥路,就必须抛开连续电流供电的?#19979;罰?#24517;须在时序控制方面探索新路,以保证测量元件于参比元件温度永远相等,做出真正意义上的恒温桥路。 
当年还没有单片机技术,用硬件时序电?#21453;?#25104;了一套脉冲供电的检测桥路,那个控制电路做得十分复杂,但设计思想与现在的技术成果是完全一致的,在实验室中搭成的电路取得了令人振奋的效果。当时我们国家的科研项目都是由上级指定的,再说一个普通煤?#31185;?#19994;以生产为主要任务的,哪里会有科研经费,我们作为基层的一名技术人员的影响力十分有限,由于体制和经费等诸多原因,这项成果没有正式立项就?#24576;?#23553;起来二十多年,一直等到我们的企业——镇江中煤电子有限公司具有了相当规模之后,那多年的课题--恒温检测桥路才再一次被提到日程上?#30784;?nbsp;
技术在发展时代在变迁,今天这项成果能?#24576;?#21151;的问世,首先得益于现代电子技术成果,0.13微米的光刻工艺造就了超大规模集成电路芯片,闪存技术的发明开辟了单片机芯片的广阔前景,嵌入式控制技术得到了空前的发展,在20年后的今天,成功地把最新的微电子技术与古老的设计成果嫁接在了一起,成功的制造出了能够从0.00到100的超级甲烷传感器。 
任何一个科研项目,几乎没有一帆风顺就能完成的,我们原计划用一个半月进行硬件电路布板设计;一个半月进行单片机编程;一个半月进行调试运行,一个半月进行工业性试验……研发的实际工作?#23545;?#36229;过了当初的设想,工作每向前迈进一步?#23478;?#36935;到无计其数的难题。所谓的搞科研是干什么?就是不断的解决难题,那才是考验人们攻克难关的真才实学。在试验现场所遇到的那些难题往往都是你不曾预料的,所谓的创新就是走前人没有走过的道路,没有资料文献可供你参考。 
一年后试验?#38405;?#26679;机终于问世了,开始在开滦矿物局荆各庄矿现场工作不稳定,挂在煤帮上零点飘忽不定不能工作,挂在顶板上就没事,反反复复都是一个结果,那个现象让在场的人们无法理解,到后来几个硬件工程师全部到场,亲自上阵解决技术难题。经过反复摸索发现,顶子是?#23601;?#30340;,煤帮是金属的,二者一个是导体一个是绝缘体,那为什么挂在导体上会使传感器零点不稳定呢? 
综合推测推测一定是电?#20998;?#26377;潜在有“寄生自激?#20445;?#22312;外界环境的触发下作祟干扰了运算放大器,我们用100兆高频示波器终于?#20439;?#21040;了寄生振荡发生在一个恒流源电?#20998;小?#24180;轻的工程师们对消除自激束手无册,修改了几次电路都不行,越改越糟糕,到后来改出的样机还不如从前的稳定,零点上下不停的跳动,眼看着试验被这个棘?#20540;?#38590;题阻隔无法进行。 
总经理贾柏青对线性电路是最拿?#20540;?#20102;,在部队中与高频电?#21453;?#20102;许多年交道,精通电子电路,最善于处理放大器的自激振荡,最后?#32420;?#19981;得?#24576;?#33162;上阵拿出了当年的看家本领。仔细分析电路后找出了寄生振荡环路,经过重新设计电路,调整运放极性、更?#22351;?#25972;管参数,变换布线?#24674;?#31561;方法,最终彻底根除了寄生自激。新样品的稳定性极好,试验结果几乎不能让人相信,零点连续几个小时纹丝不动,有时候都让?#23435;?#35748;为是不是cpu死机了。 
研发过程中一步一个?#24120;?#35299;决了零点稳定后又出现了电源干扰问题,传感器连线超过400米后,输出脉冲?#24503;时坏?#21152;上了高?#24471;?#21050;,?#29616;?#24178;扰接受数据。解决了电源干扰问题又出现了?#19988;资?#23384;储器数据丢失问题。解决了数据丢失问题后又出现了功耗过大的问题、启动浪涌问题…… 整个产品研发足足用了一年半的时间。原来那每一个半月的计划周期都是45天,为了纪念那个理想的计划周期,所以型号命名就叫45,加上?#20302;?#30340;字冠就成了KJ101-45型(新标准推行后改为KJ101-45B型),和美国波音公司的707飞机型号命名颇为相似。 

5、传感器的创新点 
传统的催化传感器,都采用切断元件加?#20154;?#30005;源的保护方法,就是说要等到检测元温度上升到威胁元件安全后再采取保护措施,处在高浓甲烷气体中的测量元件一旦遇到能量的触发,便会跳过临界点进入自?#30002;?#24577;,如果继续沿着传统的保护方法向前探索,甲烷在测量元件表面无烟燃烧,通过桥路检出测量元件与参比元件的温差电位来输出信号,那将永远也摆脱不出温升“激活”的怪圈。要想彻底解决催化元件的激活难题,必须在检测机理上另辟新的途径! 

(1)载体催化元件抗冲击?#38405;?#30340;突破  
KJ101-45B 传感器打破了载体催化方式的传统检测方法,采用我公司发明的“专利技术”——脉冲式恒温供电技术,通过一个微机处理芯片构成的闭环反馈?#20302;常科燃?#27979;元件与参比元件保持在平衡状态,使测量元件工作在恒温状态下。这样的检测环路使测量元件的温度与参比元件进?#24418;?#24230;比较,当环?#25345;?#30340;甲烷气体在测量元件表面“助燃时”测量元件的温度将很快上升使电桥失去平衡发生偏移,微机处理芯片构成的闭环反馈?#20302;?#30417;测到偏移信号后,输出控制脉冲信号,将已经偏移的桥路“矫正”回来,回?#20998;?#32780;复始的工作在“偏移”/“校正”的往复震荡之中,测量元件的温度是以微小的锯齿波形状的轨迹在恒温区波动,这个波动的温差很小,只有零点几度的差别,基本上可以认为参比元件和测量元件的温度是相等的。传统的检测桥路与恒温桥路的浓度温度特性如下图: 

此主题相关图片如下:

空气中的甲烷浓度越高,从平衡到失衡的过渡时间就越短,通过检测这个升温时间,就能够得到与甲烷浓度成正比的测量参数。这种方法保证了在任何甲烷浓度下,测量元件温度不变,彻底有效地杜绝了高浓甲烷的自燃反应,大大?#26144;?#20102;催化元件的使用寿命,也使仪器的零点稳定性、精度稳定性得到了意想不到的提高。 
应用单片机闭环恒温处理技术可使普通催化元件量程轻而易举的?#30001;?#21040;10%以上,在量程内线性?#24049;茫?#36229;越量程不会损伤元件。该技术是我公司自主开发的,经技术查新和权威专家评定属国际领?#20154;?#24179;。它的推广应用彻底解决了载体催化传感器耐冲击?#38405;?#30340;难题,为甲烷气体的检测方法开辟出一条?#24863;?#30340;道路。此项技术与传统的检测方法区别在于,检测元件工作于间歇脉冲供电状态,检测元件不随甲烷温度变化,只有反馈环?#20998;?#30340;脉冲?#24503;?#19982;甲烷浓度呈正比关系。从微观的角度上看,单片机检测的是测量元件上温度的上升速率,而传统方法则是检测元件上的绝对温度,这二项差异造就?#36865;?#20840;不同的二个产品。 

(2) 单元件全量程测量技术 
解决了催化元件的耐冲击问题,并不能解决全量程不间断测量问题和催化元件的二值性这另一个困扰人们的难题。载体催化元件工作时依赖于空气中的氧气。当被测气体浓度>13%后,氧气成分被甲烷挤?#36857;?#20652;化反应随之下降,测量曲线?#21490;?#21333;调增加。全程中呈现大小两个峰值,2-4个同值点。单片机只能对单调的非线性进行校正,无法处理多峰值曲线。本课题的关键技术是如何解决仪器的取值区间及如何在无氧环境下检测甲烷浓度,单纯的依赖催化反应,无论如?#25105;?#26159;做不出来全量程的传感器,催化元件的工作原理就决定了在缺氧环境下是无法检测的,也不是单片机的算法问题。据国外资料报道,最高的测量极限充其量也就是5%CH4,如果还在这个方法上继续打圈子,注定是死路一条,无数的探索者们为此付出了大量?#38590;?#27530;?#23601;?#24402;,我和前辈们得出了的是相同的结论。 
催化元件的量?#19990;?#23637;之路,是不是真的就无路可走了?许多的科研工作者忽略了催化元件的另一个可贵的物理特性,那就是它自身的热导特性,任何一个被加热的物体,暴露在空气中时,他的散热特性除了自身的表面积外,还有就是与周边的气体的温度和气体的导?#35748;?#25968;直接相关,工作在催化状态的黑白元件表面温度都在400度以上,元件温度除了受表面无焰燃烧的催化反应影响外,还要受到气体对流的影响,这个影响不利于检测桥路的稳定性,人们为了消除热不稳定性,才发明了补偿桥路——黑件与白件用以抵消热不稳定性造成的“漂移?#20445;?nbsp;KJ101-45B型甲烷传感器就是巧妙的利用了黑白元件的“热导特性?#20445;?#25104;功地在10——100范围内完成了连续测量,使本课题上再一次取得?#36865;?#30772;性成果,彻底有效的解决了催化元件的二值性问题和单元件全量程测量问题。仪器只用一对普通催化元件实现了从0.00到100的连续测量。使以往人们认为不可能的事情变成了现实。(更详细的技术细节介绍从略,希专家朋友们见谅) 

(3)动态扩程技术 
测量仪器的量程与绝对精度永远是相互矛盾的二个参数,找不到具有很高的检测精度同时还有很大的量程的仪器,就好比天平与汽车衡都是测量重物的仪器,但是无法将二台器具做在一起,既能能称量出?#37327;?#37325;量的仪器同时还能称量火车汽车百吨大件的仪表。井下瓦斯检测也是一个道理,在常规的环境下为了安全,人们希望瓦斯检测仪器应具有很高的灵敏度,在瓦斯高突出矿井,人们又希望仪器应具有很宽的浓度测量范围,事实上这样的仪器一直是不存在的,只不过是个愿望而已,为了兼顾两者的矛盾,人们最常用的办法是,分别使用二种不同
量程的仪器。煤矿现场非常需要一种二者兼顾的仪表,然而技术瓶颈使这个愿望只能束之高阁。在全量程传感器上要想做到0.01%的分辨率和100%的满量程兼顾,两者相差10000倍,仪器的数码显示只有三位。为了保障低浓端的精度,将量程拆分成若干段进行处理,模仿数字万用表的自动?#21442;?#21464;换,在测量过程中自动变?#22351;参唬?#20840;程自动非线性校正,这样就保证了低浓段的分辨率又兼顾了高浓段的动态范围。量程的划分按着自然数0.00%——10%为低浓?#21361;?0%——100%为高浓?#21361;?#39640;低两端量程衔接连续,没有跳跃和中断,全量程?#24503;?#36755;出完全连续,由单一根信号端子引出,到目前为止全世界?#24418;?#21457;现类似产品,是一台真正的全量程甲烷传感器。 

(4)红外遥控调校技术 
使用彩电的人都有这样的体会,冬日里当你躺在温暖的被窝里观赏电视节目时,手中的遥控器如果不见了,你若想更换节?#31185;?#36947;就必须光着身子下床到电视机前象从前一样徒手操作,几乎百分之百的人都会觉得难以接受这样的技术倒退,为什么呢?那就是现代红外遥控技术给人们带来的便捷。 
煤矿井下环境极端恶劣,远比上面举的例子要严酷,井下高温度、高湿度、高粉?#23613;?#20302;含氧、低照度,传统的传感器使用电位器调校,在井下调整起来相当的不方便,一是要开设电位器调整孔,仪器外壳无法实现?#24049;?#23494;封,井下湿气与粉尘使产品寿命大减;二是用起子反反复复地调整电位器,极?#33258;?#25104;机件损坏,具现场工人反映:许多产品不是使用坏的而是?#22351;?#25972;坏的;三是徒?#20013;?#36716;调整精度差费时费力,带下井的气样是有限的,如果“零点” “精度” “报警”“ 断电”全部用电位器来整定的话,有时带到井下一袋子气(橡胶气囊携带标准气样)全部用完还没调好一台传感器。 
红外遥调技术并不是什么尖?#19997;萍迹?#20294;把它引入到矿用传感器上的调校却是由镇江中煤电子最早提出的概念,并成功用于矿用传感器、监控分站等产?#20998;校?#23545;煤矿安全仪器是一场划时代的变革。 
彩电里的遥控芯片技术不能直接搬来应用,要实现仪表遥控调校,必须采用智能化CPU芯片,即嵌入式单片机技术植入传感器,同时还要结合传感技术、光电技术、数字处理技术、新型结构工艺等多项技术。 
KJ101-45B型甲烷传感器出色地实现了红外遥控调校技术研发,使新仪器整机未设任何调整孔,仪器的调零、精度、报警值、断电值设定;输出信号制式设定;参数显示及模拟量输出微调全部由红外遥控器操作。可以有效地避免调整时的机械损伤,提高整机密封性,?#26144;?#20202;器使用寿命。红外遥控器由专业人员把握,无关人员无法介入,增强了仪器的可靠性。红外遥控调校技术在矿用传感器推广应用在国际上也属于首开先河,是一项经典的创新范例,他引领了中国煤矿安全仪器的创新潮流,2006年9月31日即将推广的AQ6201-2006《煤矿安全监控?#20302;?#36890;用技术要求》国家新标准规定,甲烷传感器必须使?#29028;?#22806;遥控方式调校,淘汰电位器调整零点?#36884;?#24230;的产品。对用户?#27492;?#36825;是件好事, 这将对老式产品产生空前的挑战,也就是说相当多的厂家必须重新研发出新一代智能传感器才具有销售资格,毫无悬念的市场将面临一场空前的大洗牌,KJ101-45B型传感器必将成为下一?#20540;?#24066;场角逐中的佼佼者。 

(5) 突出的几项创新技术 
a.该传感器所采用的检测技术,与常规方法不同之处在于模数转换方法截然不同,常规方法是:在运算放大器后面连接A/D转换器,或者电流变送器,得到的检测数值是电桥差动值转换出的结果。本传感器电?#20998;校?#27809;有使用A/D转换器,桥路输出连接的是“电压比较器?#20445;?#36755;出结果送给单片机,产生2毫秒的“平衡校正”脉冲,迫使检测元件的温升下降,回到低于参比元件的?#38706;人?#24179;。这种“平衡校正”脉冲,在本传感器中称其为:开槽脉冲,是?#35851;?#27979;量元件供电占空比为目的,累计单位时间里的开槽脉冲数量,就能得到与甲烷浓度相关的数值。 
b.常规的催化原理传感器,在检测到可燃气体时,带有催化剂的测量元件温度会上升,通过与桥?#20998;?#21442;比元件的对照,捡出差动电压来判别可燃气体的浓度,测量元件温度始终是大于参比元件的。本传感器所不同之处是检测桥?#20998;?#30340;测量元件温度是低于参比元件的,无论在什么气体浓度下,都是如此,所以它不需要关断保护。 
c.常规电路设计有元件断电保护电路,它的保护是采用切断桥路供电的方法来实?#20540;模?#19968;旦控制发生,电路就会长时间被关断,仪器停测。本传感器的控制晶体管是CPU发出2毫秒的“平衡校正”脉冲,(?#32431;?#27133;脉冲),仅仅使测量元件在2毫秒瞬间发生“分流?#20445;?#36825;样的控制结果?#35851;?#20102;测量元件的供电占空比,将测量元件的温度拉回到参比元件的温度以下,桥路整体供电没有间断,这样的方法在所有浓度下不停测。 
d.常规传感器有一种高低浓甲烷传感器,是采用一组热导元件和一组催化元件组成的高低量程传感器,在4%CH4处?#32440;?#20999;换,无法实现不间断连续测量。本传感器是单元件,全量程连续测量。 

(6)长寿命元件、高稳定?#25512;?#31227;技术 
传感器的稳定性取决于传感元件、放大电路及供电电?#30784;?#26412;仪器采用不同常规的恒温检测机理,使仪器的重?#27425;?#23450;性和元件寿命获均获得了极大的提高。仪器的零点长期漂移可达三个月?#24576;?#26631;,这项指标具有非常重要的意义,最新颁布的AQ6201-2006国家标准中,稳定性要求由原来的7天增加到了15天,是一项强制性技术要求。 
凡是不能达到新标?#23478;?#27714;的产品将在2008年强?#22411;?#20986;市场。KJ101-45B型传感器在国家指定的抚顺安全仪表站检测过程中,专业测试人员给予了高度评价,已经成为了行?#30340;?#30340;典范。 
甲烷传感器的调校周期要达到15天,就是说仪器经过15天的井下环境模拟,它的零点?#36884;?#24230;漂移不能超标,这是一项非常严酷的要求,也对生产厂提出了新的挑战。影响传感器稳定的因素很多,传感元件?#38405;?#38750;常关键,说得具体些就是元件的零点稳定性(黑白元件的物理参数一致性)?#36884;人?#21464;寿命(催化剂的表面活性)二项参数。传感元件的稳定性和寿命与测量元件的等效表面积关?#24471;?#20999;,过去的十几年里人们一味地追求传感器的低功?#27169;?#21508;家元件?#26102;?#30528;是越做越小,其结果忽视了最宝贵的技术?#38405;堋?#26102;至今天人们才关注到这个问题症结,如今众厂家只有无奈地重新回到技术起点,而镇江中煤电子在这个领域里早已把对手?#23545;杜?#21040;了后面。 
KJ101-45B型甲烷传感器的特殊工作模式使检测元件具有极长的工作寿命,预期寿命可达三年,经现场使用证明河南义马煤业集团宜洛矿创造了元件连续达五年以上记?#36857;?#35768;多元件更换不是因灵敏?#20154;?#20943;,而是气室粉末冶金罩日久被煤尘阻塞所致。KJ101-45B型甲烷传感器?#26469;?#30340;稳零技术,可使传感器零点与精度具有超?#25512;?#31227;?#38405;埽?#29616;场有过100天不调校未超标的记?#36857;对?#36229;过国家新标准的15天。仪器在全量程下只设一个软件调零,由红外线遥控操作,使用非常方便。 

(7)传感器的鉴定过程 
1999夏天年,一种型号为KJ101-45B型,全新的抗冲击全量程终于问世了,消息不胫而走,当我公司采用普通催化元件研制出全量程甲烷传感器的消息公之于众后,报刊?#21448;痙追?#25253;道?#25512;?#35770;,引起了行?#30340;?#19987;业人士的高度关注,消息传开后几乎所有的专家均对此持有怀疑态度,认为?#23433;?#21487;?#23478;欏保?#20854;寓意为不是虚假广告,就是出现了奇迹。 
越是对这项技术精通的人士越是不相信此事的真实性,煤矿现场的专家们?#28079;源?#25671;得像波?#26031;模?#20182;们观察我的眼神就像对待精神病人一样看着我们。的确市场的不正之风败坏了商业风气,伪科学充斥着市场,满大?#20540;?#26681;治绝症广告,鼓吹用几把草药就能根治癌症,让人们不知道什么是可以相信的,可以理解有人责骂我是“卖狗皮膏药”、?#25353;?#29275;皮”?#30333;?#31168;”……为了?#27492;?#25105;在行?#30340;?#20316;虚假广告的嫌疑,决心召开一次最具权威性的技术鉴定会。 
我们举办一个什么样的鉴定会?只考虑经济成本在江苏省内找个高校,请几名教授就可以办理了,可是那不具有权威性,本来在行?#30340;?#24050;经有那么大的争议,一定要请来国内最具有权威的专?#19994;?#22330;。我们打电话预?#36857;?#20808;后向国内顶级的权威的人士发出了十几封邀请函,非常?#20197;?#30340;请到了11位专家。 
江苏省科委于2000年7月组织了该产品的技术鉴定,聘请了国内本行业最高权威(中国矿大?#26412;?#30740;?#21487;?#38498;博士生导师,中国煤矿安全监控学会主任--孙继平教授担任评委主?#21361;?#36797;宁省煤矿安全监察局?#26412;?#38271;,教授级高工,中国煤矿安全监控学会副主任--刘洪担任评委副主?#21361;?#19978;海电表厂科技部经理-陈克琳?#24576;?#24030;自动化所的彭?#36857;换?#21335;矿务?#20540;?#23467;世琨等专家十一名)。还有到会列席的三十多位煤矿用户专家代表,以及报社电视台的媒体参加。 
会议召开前专家组首先浏览?#23435;?#30340;技术文件,这11位专家看完资料后,没有一个人认为我们的产品?#38405;?#26159;真实的,一口断定是在“弄虚作假?#20445;?#27627;不客气的警告我们贾总说:“小贾!咱们?#19978;人?#22909;了,我们都是朋友,你请我们来又是招待又是旅?#21361;?#20320;的产品要是不能过关,我们可不能举手……” 
听了这话我们大家心里真是过瘾,心里想:就是希望?#19994;?#36825;样一个富有挑战的擂台,要让这些一流的专家鉴赏一下中煤电子造出来的“宝物”是何?#20154;?#24179;。贾总愉快的答应了一声:那是一定的啦! 
专家组不认可我们在国家指定的抚顺安全仪表站所做的测试报告,那本盖有红色印章的报告他们翻都不翻一下,直言不讳的说:“你花了钱就能有人给你盖章!”那场面弄得贾总满脸绯红好下不来台。“那可怎么办呢?“贾总无奈地?#27425;?#20102;一句,孙教授说:”办法是有!他要重新组成专家测试小组,做现场测试,成员由他亲自来点将?#21834;?nbsp;孙教授安排我国煤矿安全仪表行业中资深并具有丰富检验经验的宫世琨高工(淮南矿务局监测科主任)和陈克琳高工(上海电表厂科技部经理)担任测试组组长和副组长。组员有兖州矿务局、七台河矿务局、焦作矿务局、等大局矿的监测?#26144;?#32452;成,总计6人。 
测试组成员全是由孙教授亲自点将的,都是行?#30340;?#30340;精英,精通煤矿安全规程,熟悉安全仪表的检测方法,具有娴熟的仪表操作技巧,想要在他们眼皮地下弄虚作假根本没门。越是这样我们越感到有刺激性,心里泛起一股痒痒的滋味。资料组长由常州自动化所的彭霞担?#21361;?#36825;个行当我们心里没底,产品标准编制可不是我们的强项。 测试组拒绝使用公司的仪器设?#31119;?#23601;连流量计,标准气样都是派车现从南京买回来的,专家测试组对传感器抽取了二台样机,进行了关键性技术参数测试。原计划现场测试2小时完成,从午饭后开?#36857;?#20381;着气样从低到高顺序一直到100%CH4,逐挡更换气样。第一个回合测?#36234;?#26463;后,专家们大吃一惊不敢相信自己测试的结果,那测量出的数据几乎与理想曲线重合。 
   二个小时过去了,测试组理应整理记?#23492;?#20889;报告,但是他们请求要再复测一次,我们很愉快地答应了。于是?#32440;?#34892;了第二次抽样测量,第二轮测试重新更换了二台样机,测?#36234;?#26524;令在场专家们感到震惊,那测试的数据几乎像复制第一次测?#36234;?#26524;一般,专家们?#27704;?#27809;有见过如此好的重复?#38405;埽?#39640;浓段的数据68.3%CH4偏差只有0.1个百?#20540;恪?nbsp;
  已经四个小时过去了,测试组还是在一边?#27490;?#19981;肯写报告,事后有?#36865;?#38706;专家们是怀疑采用了遥控方法之类的作弊行为?因为中煤工程师们个个都是搞无线电的高手,那年连高考都有人用传呼机作弊,何况搞个产品了,于是专家组请求第三次复测。这次测量前把我们陪同的技技术人员统统驱离了现场,通气样也该变了规律,不是从低到高,而是改为从高到底浓度测量。估计是怀疑我们的工程师在远处用遥控器操作数据……的?#36820;?#26102;在场的工程师们心情真有些不悦了,一面答应一面应酬说:没关系,?#27809;?#19981;怕试验!心想你就是再测100次也是如此。 
   现场认真地反复地进行了三次复测,测试总计进行了6个多小时,使会议?#26144;?#21040;晚上6点半。传感器的优异?#38405;?#24443;底折服了所有到会的专家,一致认同该项目具有国际领?#20154;?#24179;。晚饭后孙教授通知贾总:不算完啊,你准备一下明天还要参加技术答辩,要讲出仪器的工作原理?#30784;?nbsp;
   第二天的技术答辩会场坐漫了人,除了11位专家评委外还有许多煤矿用户、同行厂家、院校专家、电视台报社记者等等,摄像机对着讲台上的贾柏青,下面的人睁大?#25628;?#30555;在贪婪的等待着技术答辩发言。 贾总非常清楚下面坐着的人可不是普通战士,个个都是行?#30340;?#30340;精英,都在虎视眈眈等待着这顿免费的技术大餐呢,怎样讲解传感器的工作原理?#20811;?#30495;的有些犯难了,如果不讲真话,那是过不了关的,专家们专门盯住技术要害问题提问,如果全讲了出来,只怕我们这十几年?#38590;?#38136;造出来的成果,全部贡献给了?#20540;?#21378;家。 
好在贾总有一个突出的优势,他的语言技?#23665;?#27604;一般人要来?#29028;?#20123;,现场即兴发挥对答如流。当时他心里非常清醒,不能讲假话,下面的人全是内行专家,也不能全讲真话,关键的技术机密绕道而行,答辩会足足进行了二个半小时,当贾总汗流满面的走下讲台时,下面爆发出了热烈的掌声。 
评委要求中煤电子的?#36865;?#20986;评议会场,十一位专家集体讨论后一致举手通过:认定我们的甲烷传感器具有“国际领?#20154;?#24179;”。鉴定组发给了一分表格,给我们填写,这时资料组长彭霞提出了异议,说是传感器的查新报告是国内的,不具有国际领?#32469;?#35821;的资格。专家组耐心的告诉我们,什么是国际领?#20154;?#24179;?就是说世界上所?#22411;?#31867;产?#20998;?#27809;有一台?#38405;?#33021;超过你们的,我们这些评委都具有资格认定你的产品具有国际领?#20154;?#24179;,你们的产品的确也具有这个水平,我们到今天为止真的没有发现能超过这台传感器的产品,但是你的查新报告只局限在国内,假如说昨天晚上美国人就发明了一台传感器,他的?#38405;?#36229;过了你的产品,因为存在着这种可能我们就不能这样认定,请原谅这是鉴定的规矩…… 
专家组接着告诉我们,你要获得国际领?#20154;?#24179;的认定,要到南京情报所作国际查新,就是说要请三位以上专家在互联网上查阅遍世界上所有数据库后,作出结论没有查到?#38405;?#20248;于你的产品方可认定,时间要三个月,费用3.6万元,当时互联网还没有普及,也没有现在这样发达的搜索引擎,所以要耗费相当长时间,听了之后大家情不自禁的地吐了一下舌头。 
  就在我们不知所措的时候,副主委刘洪劝说:“算了吧小贾,鉴定会不是奥运会非要争个第一,你别追求什么国际领?#20154;?#24179;了,开始就这样的技术我们都不相信,你搞个国际领先就更没人信了,降低一挡把鉴定拿下来,你的产品才可以出售,至于水平如何让用户去评判,比你自己宣传要有效得多。” 
我们欣然接受了刘洪这个建议,最终将评语降低一格为“国?#27663;?#36827;水平?#20445;?#24182;标注是因为缺少国际查新报告。鉴定会后产品投放了市场,销售直线上升,得到了用户的高度评价。 
2000年KJ101-45B型甲烷传感器经国家科专家委审查,获得了科技部?#34892;?#20225;业创新基金80万元的无偿资助,用于该传感器的推广应用。什么是无偿资助?就是国家送给我们一笔不需要企业偿还的资金。手捧着这笔80万元的资助款员工们热泪盈眶,党和国家建国五十年来破天荒第一次用如?#21496;?#39069;资金资助一个民营企业,它使我们全体员工群情激?#28023;?#21457;誓要用十倍的力量回报祖国,回报社会。创新基金它不仅仅是一?#22763;?#35266;资金,更主要的一种政治上的荣誉,是国家对我们科研成果的肯定,是对我们民营企业身份的提升,它预示着我们民营企业真正的走出了政策阴霾,迎来了改革开放的又一春天。 

(8)仪器的综合?#38405;?#27700;平 
本仪器的整体技术水平已经达到了国?#27663;?#36827;水平,其中多项技术属于?#29366;础?#27743;苏省科委于2000年7月组织了该产品的技术鉴定,聘请了国内本行业最高权威(中国矿大?#26412;?#30740;?#21487;?#38498;博士生导师、中国煤矿安全监控学会主任--孙继平教授;辽宁省煤矿安全监察局?#26412;?#38271;,教授级高工,中国煤矿安全监控学会副主任--刘洪等专家十一名)。鉴定会期间由专家组成的测试组再次进行关键性技术参数测试。原计划现场测试2小时完成,而实际测?#36234;?#34892;了6个多小时,使会议?#26144;?#21040;晚上6点半。测试前到会的专家对资料所公布的?#38405;?#21442;数全部持怀疑态度。专家测试组由孙继平教授亲自点将,安排我国煤矿安全仪表行业中资深并具有丰富检验经验的宫世琨高工(淮南矿务局监测科主任)和陈克琳(上海电表厂科技部经理)高工担任组长。测试认真仔细并反复进行了三次复测,测?#36234;?#26524;令在场专家们感到震惊,传感器的优异?#38405;?#25240;服了所有到会的专家。经技术答辩,十一位专家一致认同该项目具有国际领?#20154;?#24179;,遗憾的是查新报告限于国内,最终评语只能降为国?#27663;?#36827;水平。本产?#36820;?#24180;经沈阳、铁法、开?#23567;?#33433;蓉、焦作、南桐、中梁山 六枝、鸡西、鹤壁等矿务局试用,得到了用户的高度评价。 
KJ101N—45B型甲烷传感器在2000年获得了国家科技部?#34892;?#20225;业创新基金80万元的资助之后,当年获得了国家专利局发明专利;2002年获得江苏省科技进步成果二等?#20445;?006年获得镇江市100万元科技项目推广基金资助。本传感器的成功开发证明?#23435;?#20844;司在载体催化方式气体检测技术走在了世界的前列,它的推广应用将对煤矿安全监测监控、瓦斯治理等领域开拓出一条?#24863;?#30340;道。 




该帖子被 咫尺天涯~ 编辑。2007-7-10 14:06:13



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