[实用新型]一种自供电式矿井有害气体检测装置

说明书

本实用新型涉及气体传感领域，提供了一种自供电式矿井有害气体检测装置。包括传感部件和显示部件，所述传感部件包括外壳、负摩擦层和正摩擦层，所述显示部件包括整流桥、分压电阻和6个LED。本实用新型采用导电高分子材料作为摩擦和传感材料，构建了一种自供电式的矿井有害气体传感器，在室温下实现气体传感，不需要电源、电缆等为传感器供电，解决传感器供电问题，并且将摩擦发电过程和气体传感过程结合在同一过程中，一步实现风能到电能的转化和传感两个过程。

技术领域

本实用新型涉及气体传感领域，特别涉及一种自供电式矿井有害气体检测装置。

背景技术

我国是一个资源大国，资源开采工作对于我国的经济发展十分关键。近年来，日益频发的瓦斯爆炸等重大矿山事故引起了各矿山和国家管理部门的高度重视。矿井安全事故频发，主要原因是矿山地势险峻，地下电量供给不足，导致检测装置的停工，地下气体成分不确定。一旦地下产生易燃易爆气体不自知而这时恰巧产生了摩擦电火花，就会造成危险，酿就悲剧。

矿井有害气体监测系统是矿井通风系统建设的重要环节，通过对井下风速、风压、温度及有毒有害气体浓度和种类等信息的监测，有助于实时与现场保持联系，实现事故的及时监测与处理，有效提高下作业环境的安全性。

现在矿井中使用的监测系统是分布式安装，每个探测模块都需要电缆供电和传输信号，非常不方便，而且检测气体时需要将气体加热到较高温度进行催化燃烧，存在安全隐患。同时，在高流速通风气流的存在下，若矿井有害气体浓度较高，容易与其它物理摩擦产生电火花，引发爆炸。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种自供电式矿井有害气体检测装置。采用导电高分子材料作为摩擦和传感材料，构建了一种自供电式的矿井有害气体传感器，在室温下实现气体传感，不需要电源、电缆等为传感器供电，解决传感器供电问题，并且将摩擦发电过程和气体传感过程结合在同一过程中，一步实现风能到电能的转化和传感两个过程。

具体技术方案如下：

一种自供电式矿井有害气体检测装置，包括传感部件和显示部件，所述传感部件包括外壳、负摩擦层和正摩擦层，所述外壳呈长方体形，材质为绝缘体，外壳前侧中央位置开设有凹槽；所述负摩擦层包括相连接的固定片和振动膜，振动膜材质为介电材料，所述固定片插入凹槽，另一端振动膜处于自由状态；所述正摩擦层包括顶部摩擦层和底部摩擦层，材质为导电高分子，分别贴于所述外壳内上下表面；所述显示部件包括整流桥、分压电阻和6个LED，整流桥与6个LED串联， LED分别并联不同阻值的分压电阻。

所述固定片的材料可以为铜、铁、铝、镍、金、银、铅、碳纤维或石墨烯中的任意一种。

所述振动膜材质为聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯、聚偏氟乙烯、聚氯乙烯、聚酰亚胺或聚对苯二甲酸乙二酯中的任意一种，厚度为50μm。

所述负摩擦层表面经过纳米化处理，其处理方法为手工砂纸打磨或感性耦合等离子体刻蚀。

所述导电高分子可以为聚吡咯、聚苯胺、聚乙炔、聚对二甲苯或聚噻吩中的任意一种，化学状态为本征态、氧化态、还原态、掺杂态或去掺杂态中的任意一种。

所述外壳采用3D打印技术或冲压注塑技术制作。

所述检测装置可用于对一氧化碳、二氧化氮、硫化氢、甲烷、氨气等矿井有害气体的检测。

本方法的优点是：

1、传统风驱运摩擦纳米发电机是用铜电极和聚四氟乙烯摩擦，单纯用来发电。本实用新型将对气体没有响应的铜电极换成了有响应的导电聚合物聚苯胺，由于聚苯胺还可以检测气体，因此本实用新型发电机发出来的电就成为了一个气体检测信号，把发电器件应用到了气体传感领域。