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序 號:134 (監控技術探討)
標 題: KJ101-45B型全量程甲烷傳感器研制過程 (轉千紙鶴 ) (13815字)
發信人:咫尺天涯~
時 間:2007/7/10 14:04:00
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KJ101-45B型全量程甲烷傳感器研制過程
當我公司采用普通催化元件研制出全量程甲烷傳感器的消息公之于眾后,引起了業界人士的高度關注,幾乎所有專家均對此持有懷疑態度,認為“不可思議”,其寓意為不是虛假廣告,就是出現了奇跡,今天在此向大家披露一部分技術細節。

1、問題的提出
1957年,英國人發明了載體催化元件的專利,并在可燃氣體檢測領域得到成功的應用,我國六十年代就已經形成了自己的以催化原理為基礎的可燃氣體檢測儀器產品,在全國煤礦安全檢測領域得到了大量推廣。熱催化可燃氣體檢測方法簡單可靠、成本低廉、具有廣譜特性,正是由于它諸多的優越的性能,在世界上已經運用五六十年的時間。行業內的人們都知道,由于技術原因,載體催化元件只能測量4%濃度以下的甲烷氣體,絕對沒有可能超越這個極限,也是由于它固有的這個技術瓶頸,在50年后的今天,為了擴大量程人們不得不無奈的放棄它,另去謀求光纖、紅外等新的氣體檢測技術途徑。
熱催化是檢測瓦斯最有效最經濟的方法,使用催化劑氧化鈀黑,涂布在測量元件表面做成測量元件,再配以物理性能相同的參比元件組成測量電橋,俗稱黑白元件。二只元件用鉑絲加熱到攝氏400度,當空氣中含有可燃氣體時,測量元件在催化劑的作用下,在元件表面發生催化反映(無焰燃燒),使溫度上升,參比元件沒有催化劑不會發生反映溫度不變,通過比對二個元件的溫差就能判斷出瓦斯的含量。
前面說過載體催化元件有個致命的缺陷,就是只能測量4%濃度以下的甲烷氣體,當空氣中的瓦斯濃度值超過4%后,元件就會發生“激活”現象造成永久損壞,使測量范圍被局限在很有限的區間里,極大的限制了它的應用條件。煤礦井下因放炮、通風機停轉、瓦斯突出等事件經?;岢魷指吲ǘ韌咚咕奐?,現場傳感器?;嵩庥齦吲ㄍ咚鉤寤鞫鴰?,現場使用人員對元件的如此“嬌貴”性能怨聲載道,幾十年來只能望洋興嘆束手無策。
多年來人們想盡了各種辦法去解決這個難題,50年過去了一直沒有突破這個技術瓶頸,漸漸的使人們得出了傷心絕望的結論,認為載體催化元件沒有可能逾越這道障礙了。在50年后的今天,人們想要得到更寬的測量范圍,不得不放棄催化方式另去謀求光纖、紅外等新的氣體檢測技術途徑。假如能夠解決催化元件的激活問題,那將為煤礦安全帶來一場重大的變革,將為我國幾千萬煤礦井下工人安全帶來福址。我公司科研人員早在二十多年前就被這個課題深深迷戀住了,就像當年陳景潤迷戀歌德巴赫猜想一樣癡迷,二十年多來從來沒有放棄過攻克這道難關的念頭,為了實現這個魂牽夢繞的念頭,十五年前毅然下海組建了自己的研究企業——鎮江中煤電子研究所(現在企業的前身)。

2、、催化元件?;し椒ǖ奈笄?br>解決催化元件的激活問題是一項長期的技術難點,單純從改良催化劑配方或優化工藝結構的常規方法著手已到了山窮水盡的地步。根據大量文獻記載,無論采取什么配方的催化劑,在元件表面溫度>600℃后,催化劑氧化鈀黑無法抵抗氧化還原反應的發生,結果造成檢測元件不可逆轉的損壞。
傳統的檢測原理是檢測催化元件與參比元件的溫差獲得濃度信號,隨著濃度上升元件溫度必然上升,激活現象不可避免。當被測氣體中甲烷濃度>4%之后,常規辦法是切斷元件的供電停止測量,然而實踐證明,盡管有?;さ緶反嬖?,還是不能有效?;ご釁髟?。
按道理說采用斷電?;し椒ㄓΩ媚芄揮行У囟啪乃鶘?,當瓦斯濃度值超過3%時儀器已經切斷了橋路的加熱電流,為什么還不能有效地?;ぴ??那些日子里我們不思茶飯地思考這個問題,連睡夢中都在進行研究,所有型號的傳感器上都設有過量程?;さ緶?,為什么催化元件照壞不誤?是哪里來的能量損傷了元件?通過大量實驗研究終于揭開了元件損壞的廬山真面目。
中煤實驗室里做了這樣一個試驗,在黑暗的環境中,冒著被引發爆炸的危險將試驗杯中通以10%濃度甲烷氣樣(9.5%濃度的瓦斯氣體具有最強列的爆炸特性),接通測量橋路電源讓元件升溫,進入催化反映狀態。檢測元件在鉑絲加熱下溫度緩慢上升著,在鉑絲加熱和瓦斯氧氣催化反應下,看到了人們不曾想象的奇異一幕現象。測量元件溫度持續升溫不止,那元件發出了明亮的光輝,就像一只手電筒中點亮的小電珠。這時立即切斷了橋路電源,此刻奇怪現象發生了,催化反應并沒有因中斷加熱而停止,無焰燃燒在繼續,測量元件還在發出耀眼的光芒。原來是催化反應產生的熱量還會維持“自燃”狀態, 這種“自燃”的能量來源于甲烷與氧氣的反應,實驗的結果讓我們恍然大悟,終于揭開了斷電?;げ荒苡行Ф啪せ畹拿盞?,大家高興得跳了起來。
這種現象與防風打火機的原理差不多,我們當即取了個明稱為:“打火機效應”,當催化元件被點燃之后,再切斷電源已經無法撲滅這種“自燃”反應的,元件會一直維持自燃狀態,直到將其燒毀為止。在高濃甲烷環境下,很小的能量“觸發”就會導致催化元件的滅頂之災。而儀表檢測又必須讓元件在燃燒狀態工作,就是在這樣相互矛盾的條件打成一個無法解開的“死結”,怎樣打開這個死結讓我們又深深陷入了思考之中。

3、高低濃組合式甲烷傳感器的困惑
催化元件測量高濃甲烷時,因甲烷擠占了空氣中的氧氣,使催化反應不但沒有加強,反而隨著濃度增加而下降,濃度越高測量值反而越小,它的特性曲線如下圖:

此主題相關圖片如下:



實際應用中這種特性存在著極大危險,這就是長期困擾人們的二值性誤測問題。 二值性的最大危害是測量假象,在沒有氧氣的環境中,催化反映不會發生,高濃度的瓦斯氣體會被測成“無瓦斯”歷史上曾經發生過許多慘痛的教訓,原煤炭部為了解決這項技術難題曾撥下大量科研資金,時至今日尚沒有研制出一臺完全符合要求的傳感起來。
解決二值性問題的關鍵技術是如何確定儀器的取值區間,不同的區間會得出不同的測量結果。人們采用催化元件與熱導元件組合方式制造了高低濃組合式甲烷傳感器,但由于熱導元件在量程的高端和低端分辨率低,在兩元件測量的相交點上無法吻合,不能準確切換。又由于兩種元件工作機理不同,兩參數的整定、

測量算法無法統一,再加上雙元件、雙供電、雙零點、雙精度、雙補償,使儀器的使用變得極其復雜,更無法接受的是兩種元件交越切換時必須經過很長的停電/加熱轉換過程,這期間儀器是“休止”狀態,在時間上和測量值上都是不連續的,這樣就給產品的推廣應用帶來極大障礙。 

4、傳感器研制過程 
歸根結底解決催化元件的高濃沖擊問題,就是解決催化元件高溫的課題,二十年前就曾有人提出制造恒溫黑白元件檢測橋路的設想,并有許多人為此付諸實踐,中國礦業大學的吳震春教授曾在《煤炭科學技術》上報到過他的試驗成果,重慶煤科分院的谷守祿高工也從事過類似的課題研究,由于當時的技術條件和認識誤區,都沒有真正完成這項科研成果。 
他們沒有成功的主要原因,還是在橋路平衡上的認識有誤,在連續供電的檢測橋路上,任何的輔助控制,都會成功地將失衡的橋路矯正,但是被外電路鉗制成平衡的橋路不等于恒溫的橋路,橋路的平衡條件是對邊阻抗乘積等于另一邊阻抗乘積,如下式:Z1*Z4=Z2*Z3 

此主題相關圖片如下:


如果Z4是測量元件,Z3為參比元件,在高濃甲烷環境中Z4溫度上升后對Z4加以分流控制,必將引起其并聯阻抗下降,很小的分流控制就能夠將橋路恢復到平衡狀態,分流所產生的降溫效果微不足道,不足以改善高溫對測量元件的激活現象,并且閉合的控制環路需要二個元件的溫差來維持補償電流,在理論上就注定實現不了測量元件的“恒溫”,此時測量元件與參比元件溫差并沒有減小多少,僅僅是維持了橋路的平衡,對元件的?;じ藪猶鈣?。由于以上原因,許多的探索者為此花費了大量心血,始終沒有研制出來真正意義上的“恒溫電橋”。 
早在1980年前我們就對此項研究課題作了大量的調研工作,曾深入研究過催化元件的損傷機理和?;し椒?,也探討過恒溫橋路的可行性,搞清楚了前人失敗的原因根源。要想設計出真正的恒溫檢測橋路,就必須拋開連續電流供電的老路,必須在時序控制方面探索新路,以保證測量元件于參比元件溫度永遠相等,做出真正意義上的恒溫橋路。 
當年還沒有單片機技術,用硬件時序電路搭成了一套脈沖供電的檢測橋路,那個控制電路做得十分復雜,但設計思想與現在的技術成果是完全一致的,在實驗室中搭成的電路取得了令人振奮的效果。當時我們國家的科研項目都是由上級指定的,再說一個普通煤炭企業以生產為主要任務的,哪里會有科研經費,我們作為基層的一名技術人員的影響力十分有限,由于體制和經費等諸多原因,這項成果沒有正式立項就被塵封起來二十多年,一直等到我們的企業——鎮江中煤電子有限公司具有了相當規模之后,那多年的課題--恒溫檢測橋路才再一次被提到日程上來。 
技術在發展時代在變遷,今天這項成果能夠成功的問世,首先得益于現代電子技術成果,0.13微米的光刻工藝造就了超大規模集成電路芯片,閃存技術的發明開辟了單片機芯片的廣闊前景,嵌入式控制技術得到了空前的發展,在20年后的今天,成功地把最新的微電子技術與古老的設計成果嫁接在了一起,成功的制造出了能夠從0.00到100的超級甲烷傳感器。 
任何一個科研項目,幾乎沒有一帆風順就能完成的,我們原計劃用一個半月進行硬件電路布板設計;一個半月進行單片機編程;一個半月進行調試運行,一個半月進行工業性試驗……研發的實際工作遠遠超過了當初的設想,工作每向前邁進一步都要遇到無計其數的難題。所謂的搞科研是干什么?就是不斷的解決難題,那才是考驗人們攻克難關的真才實學。在試驗現場所遇到的那些難題往往都是你不曾預料的,所謂的創新就是走前人沒有走過的道路,沒有資料文獻可供你參考。 
一年后試驗性能樣機終于問世了,開始在開灤礦物局荊各莊礦現場工作不穩定,掛在煤幫上零點飄忽不定不能工作,掛在頂板上就沒事,反反復復都是一個結果,那個現象讓在場的人們無法理解,到后來幾個硬件工程師全部到場,親自上陣解決技術難題。經過反復摸索發現,頂子是木頭的,煤幫是金屬的,二者一個是導體一個是絕緣體,那為什么掛在導體上會使傳感器零點不穩定呢? 
綜合推測推測一定是電路中有潛在有“寄生自激”,在外界環境的觸發下作祟干擾了運算放大器,我們用100兆高頻示波器終于撲捉到了寄生振蕩發生在一個恒流源電路中。年輕的工程師們對消除自激束手無冊,修改了幾次電路都不行,越改越糟糕,到后來改出的樣機還不如從前的穩定,零點上下不停的跳動,眼看著試驗被這個棘手的難題阻隔無法進行。 
總經理賈柏青對線性電路是最拿手的了,在部隊中與高頻電路打了許多年交道,精通電子電路,最善于處理放大器的自激振蕩,最后老帥不得不赤膊上陣拿出了當年的看家本領。仔細分析電路后找出了寄生振蕩環路,經過重新設計電路,調整運放極性、更換調整管參數,變換布線位置等方法,最終徹底根除了寄生自激。新樣品的穩定性極好,試驗結果幾乎不能讓人相信,零點連續幾個小時紋絲不動,有時候都讓人誤認為是不是cpu死機了。 
研發過程中一步一個砍,解決了零點穩定后又出現了電源干擾問題,傳感器連線超過400米后,輸出脈沖頻率被疊加上了高頻毛刺,嚴重干擾接受數據。解決了電源干擾問題又出現了非易失存儲器數據丟失問題。解決了數據丟失問題后又出現了功耗過大的問題、啟動浪涌問題…… 整個產品研發足足用了一年半的時間。原來那每一個半月的計劃周期都是45天,為了紀念那個理想的計劃周期,所以型號命名就叫45,加上系統的字冠就成了KJ101-45型(新標準推行后改為KJ101-45B型),和美國波音公司的707飛機型號命名頗為相似。 

5、傳感器的創新點 
傳統的催化傳感器,都采用切斷元件加熱絲電源的?;し椒?,就是說要等到檢測元溫度上升到威脅元件安全后再采取?;ご朧?,處在高濃甲烷氣體中的測量元件一旦遇到能量的觸發,便會跳過臨界點進入自燃狀態,如果繼續沿著傳統的?;し椒ㄏ蚯疤剿?,甲烷在測量元件表面無煙燃燒,通過橋路檢出測量元件與參比元件的溫差電位來輸出信號,那將永遠也擺脫不出溫升“激活”的怪圈。要想徹底解決催化元件的激活難題,必須在檢測機理上另辟新的途徑! 

(1)載體催化元件抗沖擊性能的突破  
KJ101-45B 傳感器打破了載體催化方式的傳統檢測方法,采用我公司發明的“專利技術”——脈沖式恒溫供電技術,通過一個微機處理芯片構成的閉環反饋系統,強迫檢測元件與參比元件保持在平衡狀態,使測量元件工作在恒溫狀態下。這樣的檢測環路使測量元件的溫度與參比元件進行溫度比較,當環境中的甲烷氣體在測量元件表面“助燃時”測量元件的溫度將很快上升使電橋失去平衡發生偏移,微機處理芯片構成的閉環反饋系統監測到偏移信號后,輸出控制脈沖信號,將已經偏移的橋路“矯正”回來,回路周而復始的工作在“偏移”/“校正”的往復震蕩之中,測量元件的溫度是以微小的鋸齒波形狀的軌跡在恒溫區波動,這個波動的溫差很小,只有零點幾度的差別,基本上可以認為參比元件和測量元件的溫度是相等的。傳統的檢測橋路與恒溫橋路的濃度溫度特性如下圖: 

此主題相關圖片如下:

空氣中的甲烷濃度越高,從平衡到失衡的過渡時間就越短,通過檢測這個升溫時間,就能夠得到與甲烷濃度成正比的測量參數。這種方法保證了在任何甲烷濃度下,測量元件溫度不變,徹底有效地杜絕了高濃甲烷的自燃反應,大大延長了催化元件的使用壽命,也使儀器的零點穩定性、精度穩定性得到了意想不到的提高。 
應用單片機閉環恒溫處理技術可使普通催化元件量程輕而易舉的延伸到10%以上,在量程內線性良好,超越量程不會損傷元件。該技術是我公司自主開發的,經技術查新和權威專家評定屬國際領先水平。它的推廣應用徹底解決了載體催化傳感器耐沖擊性能的難題,為甲烷氣體的檢測方法開辟出一條嶄新的道路。此項技術與傳統的檢測方法區別在于,檢測元件工作于間歇脈沖供電狀態,檢測元件不隨甲烷溫度變化,只有反饋環路中的脈沖頻率與甲烷濃度呈正比關系。從微觀的角度上看,單片機檢測的是測量元件上溫度的上升速率,而傳統方法則是檢測元件上的絕對溫度,這二項差異造就了完全不同的二個產品。 

(2) 單元件全量程測量技術 
解決了催化元件的耐沖擊問題,并不能解決全量程不間斷測量問題和催化元件的二值性這另一個困擾人們的難題。載體催化元件工作時依賴于空氣中的氧氣。當被測氣體濃度>13%后,氧氣成分被甲烷擠占,催化反應隨之下降,測量曲線呈非單調增加。全程中呈現大小兩個峰值,2-4個同值點。單片機只能對單調的非線性進行校正,無法處理多峰值曲線。本課題的關鍵技術是如何解決儀器的取值區間及如何在無氧環境下檢測甲烷濃度,單純的依賴催化反應,無論如何也是做不出來全量程的傳感器,催化元件的工作原理就決定了在缺氧環境下是無法檢測的,也不是單片機的算法問題。據國外資料報道,最高的測量極限充其量也就是5%CH4,如果還在這個方法上繼續打圈子,注定是死路一條,無數的探索者們為此付出了大量心血,殊途同歸,我和前輩們得出了的是相同的結論。 
催化元件的量呈擴展之路,是不是真的就無路可走了?許多的科研工作者忽略了催化元件的另一個可貴的物理特性,那就是它自身的熱導特性,任何一個被加熱的物體,暴露在空氣中時,他的散熱特性除了自身的表面積外,還有就是與周邊的氣體的溫度和氣體的導熱系數直接相關,工作在催化狀態的黑白元件表面溫度都在400度以上,元件溫度除了受表面無焰燃燒的催化反應影響外,還要受到氣體對流的影響,這個影響不利于檢測橋路的穩定性,人們為了消除熱不穩定性,才發明了補償橋路——黑件與白件用以抵消熱不穩定性造成的“漂移”, KJ101-45B型甲烷傳感器就是巧妙的利用了黑白元件的“熱導特性”,成功地在10——100范圍內完成了連續測量,使本課題上再一次取得了突破性成果,徹底有效的解決了催化元件的二值性問題和單元件全量程測量問題。儀器只用一對普通催化元件實現了從0.00到100的連續測量。使以往人們認為不可能的事情變成了現實。(更詳細的技術細節介紹從略,希專家朋友們見諒) 

(3)動態擴程技術 
測量儀器的量程與絕對精度永遠是相互矛盾的二個參數,找不到具有很高的檢測精度同時還有很大的量程的儀器,就好比天平與汽車衡都是測量重物的儀器,但是無法將二臺器具做在一起,既能能稱量出毫克重量的儀器同時還能稱量火車汽車百噸大件的儀表。井下瓦斯檢測也是一個道理,在常規的環境下為了安全,人們希望瓦斯檢測儀器應具有很高的靈敏度,在瓦斯高突出礦井,人們又希望儀器應具有很寬的濃度測量范圍,事實上這樣的儀器一直是不存在的,只不過是個愿望而已,為了兼顧兩者的矛盾,人們最常用的辦法是,分別使用二種不同
量程的儀器。煤礦現場非常需要一種二者兼顧的儀表,然而技術瓶頸使這個愿望只能束之高閣。在全量程傳感器上要想做到0.01%的分辨率和100%的滿量程兼顧,兩者相差10000倍,儀器的數碼顯示只有三位。為了保障低濃端的精度,將量程拆分成若干段進行處理,模仿數字萬用表的自動擋位變換,在測量過程中自動變換擋位,全程自動非線性校正,這樣就保證了低濃段的分辨率又兼顧了高濃段的動態范圍。量程的劃分按著自然數0.00%——10%為低濃段,10%——100%為高濃段,高低兩端量程銜接連續,沒有跳躍和中斷,全量程頻率輸出完全連續,由單一根信號端子引出,到目前為止全世界尚未發現類似產品,是一臺真正的全量程甲烷傳感器。 

(4)紅外??氐饜<際?nbsp;
使用彩電的人都有這樣的體會,冬日里當你躺在溫暖的被窩里觀賞電視節目時,手中的??仄魅綣患?,你若想更換節目頻道就必須光著身子下床到電視機前象從前一樣徒手操作,幾乎百分之百的人都會覺得難以接受這樣的技術倒退,為什么呢?那就是現代紅外??丶際醺嗣譴吹謀憬?。 
煤礦井下環境極端惡劣,遠比上面舉的例子要嚴酷,井下高溫度、高濕度、高粉塵、低含氧、低照度,傳統的傳感器使用電位器調校,在井下調整起來相當的不方便,一是要開設電位器調整孔,儀器外殼無法實現良好密封,井下濕氣與粉塵使產品壽命大減;二是用起子反反復復地調整電位器,極易造成機件損壞,具現場工人反映:許多產品不是使用壞的而是被調整壞的;三是徒手旋轉調整精度差費時費力,帶下井的氣樣是有限的,如果“零點” “精度” “報警”“ 斷電”全部用電位器來整定的話,有時帶到井下一袋子氣(橡膠氣囊攜帶標準氣樣)全部用完還沒調好一臺傳感器。 
紅外遙調技術并不是什么尖端科技,但把它引入到礦用傳感器上的調校卻是由鎮江中煤電子最早提出的概念,并成功用于礦用傳感器、監控分站等產品中,對煤礦安全儀器是一場劃時代的變革。 
彩電里的??匭酒際醪荒苤苯影嶗從τ?,要實現儀表??氐饜?,必須采用智能化CPU芯片,即嵌入式單片機技術植入傳感器,同時還要結合傳感技術、光電技術、數字處理技術、新型結構工藝等多項技術。 
KJ101-45B型甲烷傳感器出色地實現了紅外??氐饜<際躚蟹?,使新儀器整機未設任何調整孔,儀器的調零、精度、報警值、斷電值設定;輸出信號制式設定;參數顯示及模擬量輸出微調全部由紅外??仄韃僮???梢雜行У乇苊獾髡鋇幕鄧鶘?,提高整機密封性,延長儀器使用壽命。紅外??仄饔勺ㄒ等嗽卑鹽?,無關人員無法介入,增強了儀器的可靠性。紅外??氐饜<際踉誑笥么釁魍乒閿τ迷詮噬弦彩粲謔卓群?,是一項經典的創新范例,他引領了中國煤礦安全儀器的創新潮流,2006年9月31日即將推廣的AQ6201-2006《煤礦安全監控系統通用技術要求》國家新標準規定,甲烷傳感器必須使用紅外??胤絞降饜?,淘汰電位器調整零點和精度的產品。對用戶來說這是件好事, 這將對老式產品產生空前的挑戰,也就是說相當多的廠家必須重新研發出新一代智能傳感器才具有銷售資格,毫無懸念的市場將面臨一場空前的大洗牌,KJ101-45B型傳感器必將成為下一輪的市場角逐中的佼佼者。 

(5) 突出的幾項創新技術 
a.該傳感器所采用的檢測技術,與常規方法不同之處在于模數轉換方法截然不同,常規方法是:在運算放大器后面連接A/D轉換器,或者電流變送器,得到的檢測數值是電橋差動值轉換出的結果。本傳感器電路中,沒有使用A/D轉換器,橋路輸出連接的是“電壓比較器”,輸出結果送給單片機,產生2毫秒的“平衡校正”脈沖,迫使檢測元件的溫升下降,回到低于參比元件的溫度水平。這種“平衡校正”脈沖,在本傳感器中稱其為:開槽脈沖,是改變測量元件供電占空比為目的,累計單位時間里的開槽脈沖數量,就能得到與甲烷濃度相關的數值。 
b.常規的催化原理傳感器,在檢測到可燃氣體時,帶有催化劑的測量元件溫度會上升,通過與橋路中參比元件的對照,撿出差動電壓來判別可燃氣體的濃度,測量元件溫度始終是大于參比元件的。本傳感器所不同之處是檢測橋路中的測量元件溫度是低于參比元件的,無論在什么氣體濃度下,都是如此,所以它不需要關斷?;?。 
c.常規電路設計有元件斷電?;さ緶?,它的?;な遣捎們卸锨怕飯┑緄姆椒ɡ詞迪值?,一旦控制發生,電路就會長時間被關斷,儀器停測。本傳感器的控制晶體管是CPU發出2毫秒的“平衡校正”脈沖,(即開槽脈沖),僅僅使測量元件在2毫秒瞬間發生“分流”,這樣的控制結果改變了測量元件的供電占空比,將測量元件的溫度拉回到參比元件的溫度以下,橋路整體供電沒有間斷,這樣的方法在所有濃度下不停測。 
d.常規傳感器有一種高低濃甲烷傳感器,是采用一組熱導元件和一組催化元件組成的高低量程傳感器,在4%CH4處分界切換,無法實現不間斷連續測量。本傳感器是單元件,全量程連續測量。 

(6)長壽命元件、高穩定低漂移技術 
傳感器的穩定性取決于傳感元件、放大電路及供電電源。本儀器采用不同常規的恒溫檢測機理,使儀器的重復穩定性和元件壽命獲均獲得了極大的提高。儀器的零點長期漂移可達三個月不超標,這項指標具有非常重要的意義,最新頒布的AQ6201-2006國家標準中,穩定性要求由原來的7天增加到了15天,是一項強制性技術要求。 
凡是不能達到新標準要求的產品將在2008年強行退出市場。KJ101-45B型傳感器在國家指定的撫順安全儀表站檢測過程中,專業測試人員給予了高度評價,已經成為了行業內的典范。 
甲烷傳感器的調校周期要達到15天,就是說儀器經過15天的井下環境模擬,它的零點和精度漂移不能超標,這是一項非常嚴酷的要求,也對生產廠提出了新的挑戰。影響傳感器穩定的因素很多,傳感元件性能非常關鍵,說得具體些就是元件的零點穩定性(黑白元件的物理參數一致性)和精度衰變壽命(催化劑的表面活性)二項參數。傳感元件的穩定性和壽命與測量元件的等效表面積關系密切,過去的十幾年里人們一味地追求傳感器的低功耗,各家元件攀比著是越做越小,其結果忽視了最寶貴的技術性能。時至今天人們才關注到這個問題癥結,如今眾廠家只有無奈地重新回到技術起點,而鎮江中煤電子在這個領域里早已把對手遠遠拋到了后面。 
KJ101-45B型甲烷傳感器的特殊工作模式使檢測元件具有極長的工作壽命,預期壽命可達三年,經現場使用證明河南義馬煤業集團宜洛礦創造了元件連續達五年以上記錄,許多元件更換不是因靈敏度衰減,而是氣室粉末冶金罩日久被煤塵阻塞所致。KJ101-45B型甲烷傳感器獨創的穩零技術,可使傳感器零點與精度具有超低漂移性能,現場有過100天不調校未超標的記錄,遠遠超過國家新標準的15天。儀器在全量程下只設一個軟件調零,由紅外線??夭僮?,使用非常方便。 

(7)傳感器的鑒定過程 
1999夏天年,一種型號為KJ101-45B型,全新的抗沖擊全量程終于問世了,消息不脛而走,當我公司采用普通催化元件研制出全量程甲烷傳感器的消息公之于眾后,報刊雜志紛紛報道和評論,引起了行業內專業人士的高度關注,消息傳開后幾乎所有的專家均對此持有懷疑態度,認為“不可思議”,其寓意為不是虛假廣告,就是出現了奇跡。 
越是對這項技術精通的人士越是不相信此事的真實性,煤礦現場的專家們把腦袋搖得像波浪鼓,他們觀察我的眼神就像對待精神病人一樣看著我們。的確市場的不正之風敗壞了商業風氣,偽科學充斥著市場,滿大街的根治絕癥廣告,鼓吹用幾把草藥就能根治癌癥,讓人們不知道什么是可以相信的,可以理解有人責罵我是“賣狗皮膏藥”、“吹牛皮”“作秀”……為了洗刷我在行業內作虛假廣告的嫌疑,決心召開一次最具權威性的技術鑒定會。 
我們舉辦一個什么樣的鑒定會?只考慮經濟成本在江蘇省內找個高校,請幾名教授就可以辦理了,可是那不具有權威性,本來在行業內已經有那么大的爭議,一定要請來國內最具有權威的專家到場。我們打電話預約,先后向國內頂級的權威的人士發出了十幾封邀請函,非常幸運的請到了11位專家。 
江蘇省科委于2000年7月組織了該產品的技術鑒定,聘請了國內本行業最高權威(中國礦大北京研究生院博士生導師,中國煤礦安全監控學會主任--孫繼平教授擔任評委主任;遼寧省煤礦安全監察局副局長,教授級高工,中國煤礦安全監控學會副主任--劉洪擔任評委副主任;上海電表廠科技部經理-陳克琳;常州自動化所的彭霞;淮南礦務局的宮世琨等專家十一名)?;褂械交崍邢娜轡幻嚎笥沒ё掖?,以及報社電視臺的媒體參加。 
會議召開前專家組首先瀏覽了我的技術文件,這11位專家看完資料后,沒有一個人認為我們的產品性能是真實的,一口斷定是在“弄虛作假”,毫不客氣的警告我們賈總說:“小賈!咱們可先說好了,我們都是朋友,你請我們來又是招待又是旅游,你的產品要是不能過關,我們可不能舉手……” 
聽了這話我們大家心里真是過癮,心里想:就是希望找到這樣一個富有挑戰的擂臺,要讓這些一流的專家鑒賞一下中煤電子造出來的“寶物”是何等水平。賈總愉快的答應了一聲:那是一定的啦! 
專家組不認可我們在國家指定的撫順安全儀表站所做的測試報告,那本蓋有紅色印章的報告他們翻都不翻一下,直言不諱的說:“你花了錢就能有人給你蓋章!”那場面弄得賈總滿臉緋紅好下不來臺?!澳強稍趺窗炷??“賈總無奈地反問了一句,孫教授說:”辦法是有!他要重新組成專家測試小組,做現場測試,成員由他親自來點將“。 孫教授安排我國煤礦安全儀表行業中資深并具有豐富檢驗經驗的宮世琨高工(淮南礦務局監測科主任)和陳克琳高工(上海電表廠科技部經理)擔任測試組組長和副組長。組員有兗州礦務局、七臺河礦務局、焦作礦務局、等大局礦的監測隊長組成,總計6人。 
測試組成員全是由孫教授親自點將的,都是行業內的精英,精通煤礦安全規程,熟悉安全儀表的檢測方法,具有嫻熟的儀表操作技巧,想要在他們眼皮地下弄虛作假根本沒門。越是這樣我們越感到有刺激性,心里泛起一股癢癢的滋味。資料組長由常州自動化所的彭霞擔任,這個行當我們心里沒底,產品標準編制可不是我們的強項。 測試組拒絕使用公司的儀器設備,就連流量計,標準氣樣都是派車現從南京買回來的,專家測試組對傳感器抽取了二臺樣機,進行了關鍵性技術參數測試。原計劃現場測試2小時完成,從午飯后開始,依著氣樣從低到高順序一直到100%CH4,逐擋更換氣樣。第一個回合測試結束后,專家們大吃一驚不敢相信自己測試的結果,那測量出的數據幾乎與理想曲線重合。 
   二個小時過去了,測試組理應整理記錄擬寫報告,但是他們請求要再復測一次,我們很愉快地答應了。于是又進行了第二次抽樣測量,第二輪測試重新更換了二臺樣機,測試結果令在場專家們感到震驚,那測試的數據幾乎像復制第一次測試結果一般,專家們從來沒有見過如此好的重復性能,高濃段的數據68.3%CH4偏差只有0.1個百分點。 
  已經四個小時過去了,測試組還是在一邊嘀咕不肯寫報告,事后有人透露專家們是懷疑采用了??胤椒ㄖ嗟淖鞅仔形??因為中煤工程師們個個都是搞無線電的高手,那年連高考都有人用傳呼機作弊,何況搞個產品了,于是專家組請求第三次復測。這次測量前把我們陪同的技技術人員統統驅離了現場,通氣樣也該變了規律,不是從低到高,而是改為從高到底濃度測量。估計是懷疑我們的工程師在遠處用??仄韃僮魘蕁娜返筆痹誄〉墓こ淌γ切那檎嬗行┎輝昧?,一面答應一面應酬說:沒關系,好貨不怕試驗!心想你就是再測100次也是如此。 
   現場認真地反復地進行了三次復測,測試總計進行了6個多小時,使會議延長到晚上6點半。傳感器的優異性能徹底折服了所有到會的專家,一致認同該項目具有國際領先水平。晚飯后孫教授通知賈總:不算完啊,你準備一下明天還要參加技術答辯,要講出儀器的工作原理來。 
   第二天的技術答辯會場坐漫了人,除了11位專家評委外還有許多煤礦用戶、同行廠家、院校專家、電視臺報社記者等等,攝像機對著講臺上的賈柏青,下面的人睜大了眼睛在貪婪的等待著技術答辯發言。 賈總非常清楚下面坐著的人可不是普通戰士,個個都是行業內的精英,都在虎視眈眈等待著這頓免費的技術大餐呢,怎樣講解傳感器的工作原理?他真的有些犯難了,如果不講真話,那是過不了關的,專家們專門盯住技術要害問題提問,如果全講了出來,只怕我們這十幾年心血鑄造出來的成果,全部貢獻給了兄弟廠家。 
好在賈總有一個突出的優勢,他的語言技巧較比一般人要來得好些,現場即興發揮對答如流。當時他心里非常清醒,不能講假話,下面的人全是內行專家,也不能全講真話,關鍵的技術機密繞道而行,答辯會足足進行了二個半小時,當賈總汗流滿面的走下講臺時,下面爆發出了熱烈的掌聲。 
評委要求中煤電子的人退出評議會場,十一位專家集體討論后一致舉手通過:認定我們的甲烷傳感器具有“國際領先水平”。鑒定組發給了一分表格,給我們填寫,這時資料組長彭霞提出了異議,說是傳感器的查新報告是國內的,不具有國際領先評語的資格。專家組耐心的告訴我們,什么是國際領先水平?就是說世界上所有同類產品中沒有一臺性能能超過你們的,我們這些評委都具有資格認定你的產品具有國際領先水平,你們的產品的確也具有這個水平,我們到今天為止真的沒有發現能超過這臺傳感器的產品,但是你的查新報告只局限在國內,假如說昨天晚上美國人就發明了一臺傳感器,他的性能超過了你的產品,因為存在著這種可能我們就不能這樣認定,請原諒這是鑒定的規矩…… 
專家組接著告訴我們,你要獲得國際領先水平的認定,要到南京情報所作國際查新,就是說要請三位以上專家在互聯網上查閱遍世界上所有數據庫后,作出結論沒有查到性能優于你的產品方可認定,時間要三個月,費用3.6萬元,當時互聯網還沒有普及,也沒有現在這樣發達的搜索引擎,所以要耗費相當長時間,聽了之后大家情不自禁的地吐了一下舌頭。 
  就在我們不知所措的時候,副主委劉洪勸說:“算了吧小賈,鑒定會不是奧運會非要爭個第一,你別追求什么國際領先水平了,開始就這樣的技術我們都不相信,你搞個國際領先就更沒人信了,降低一擋把鑒定拿下來,你的產品才可以出售,至于水平如何讓用戶去評判,比你自己宣傳要有效得多?!?nbsp;
我們欣然接受了劉洪這個建議,最終將評語降低一格為“國際先進水平”,并標注是因為缺少國際查新報告。鑒定會后產品投放了市場,銷售直線上升,得到了用戶的高度評價。 
2000年KJ101-45B型甲烷傳感器經國家科專家委審查,獲得了科技部中小企業創新基金80萬元的無償資助,用于該傳感器的推廣應用。什么是無償資助?就是國家送給我們一筆不需要企業償還的資金。手捧著這筆80萬元的資助款員工們熱淚盈眶,黨和國家建國五十年來破天荒第一次用如此巨額資金資助一個民營企業,它使我們全體員工群情激昂,發誓要用十倍的力量回報祖國,回報社會。創新基金它不僅僅是一筆可觀資金,更主要的一種政治上的榮譽,是國家對我們科研成果的肯定,是對我們民營企業身份的提升,它預示著我們民營企業真正的走出了政策陰霾,迎來了改革開放的又一春天。 

(8)儀器的綜合性能水平 
本儀器的整體技術水平已經達到了國際先進水平,其中多項技術屬于首創。江蘇省科委于2000年7月組織了該產品的技術鑒定,聘請了國內本行業最高權威(中國礦大北京研究生院博士生導師、中國煤礦安全監控學會主任--孫繼平教授;遼寧省煤礦安全監察局副局長,教授級高工,中國煤礦安全監控學會副主任--劉洪等專家十一名)。鑒定會期間由專家組成的測試組再次進行關鍵性技術參數測試。原計劃現場測試2小時完成,而實際測試進行了6個多小時,使會議延長到晚上6點半。測試前到會的專家對資料所公布的性能參數全部持懷疑態度。專家測試組由孫繼平教授親自點將,安排我國煤礦安全儀表行業中資深并具有豐富檢驗經驗的宮世琨高工(淮南礦務局監測科主任)和陳克琳(上海電表廠科技部經理)高工擔任組長。測試認真仔細并反復進行了三次復測,測試結果令在場專家們感到震驚,傳感器的優異性能折服了所有到會的專家。經技術答辯,十一位專家一致認同該項目具有國際領先水平,遺憾的是查新報告限于國內,最終評語只能降為國際先進水平。本產品當年經沈陽、鐵法、開灤、芙蓉、焦作、南桐、中梁山 六枝、雞西、鶴壁等礦務局試用,得到了用戶的高度評價。 
KJ101N—45B型甲烷傳感器在2000年獲得了國家科技部中小企業創新基金80萬元的資助之后,當年獲得了國家專利局發明專利;2002年獲得江蘇省科技進步成果二等獎;2006年獲得鎮江市100萬元科技項目推廣基金資助。本傳感器的成功開發證明了我公司在載體催化方式氣體檢測技術走在了世界的前列,它的推廣應用將對煤礦安全監測監控、瓦斯治理等領域開拓出一條嶄新的道。 




3d开机号和试机号查询近十期 www.oprir.com 該帖子被 咫尺天涯~ 編輯。2007-7-10 14:06:13



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