[实用新型]一种基于微流控技术的煤矿井下空气监测装置

摘要

本实用新型公开了一种基于微流控技术的煤矿井下空气监测装置，包括微流控芯片、采样单元、检测单元和主控制单元，微流控芯片内部设置有气固两相分离机构、粉尘分散度选择机构、多条气体分析微通道和多个微阀；采样单元包括多个微阀驱动电路模块以及微型液体泵、微型气体泵、和微型气体取样真空泵；检测单元包括微处理器模块、多个微型发光元件、多个单色器、多个光探测器、多个信号调理电路模块和多个光电计数器；主控制单元包括主控制器模块、数据存储电路模块、人机交互模块、采样单元接口电路模块、检测单元接口电路模块和无线通信模块。本实用新型降低了检测成本，提高了检测效率，且能获得更加准确的检测数据，实用性强，推广应用价值高。

主权项

一种基于微流控技术的煤矿井下空气监测装置，其特征在于：包括微流控芯片（1）、采样单元（2）、检测单元（3）和主控制单元（4），所述微流控芯片（1）上设置有进气孔（1‑1）、排气孔（1‑2）、排尘孔（1‑3）、高速气体入口（1‑4）、液体入口（1‑5）和抽真空口（1‑6），所述微流控芯片（1）内部设置有气固两相分离机构（1‑7）、粉尘分散度选择机构（1‑8）和多条气体分析微通道，所述气固两相分离机构（1‑7）的进气口通过输气导管（1‑17）和设置在输气导管（1‑17）上的第一微阀（1‑10）与所述进气孔（1‑1）相接，所述气固两相分离机构（1‑7）的粉尘出口通过粉尘输送导管（1‑18）和设置在粉尘输送导管（1‑18）上的第五微阀（1‑11）与粉尘分散度选择机构（1‑8）的粉尘入口相接，所述粉尘分散度选择机构（1‑8）的粉尘出口通过粉尘输送导管（1‑18）与所述排尘孔（1‑3）相接，所述气固两相分离机构（1‑7）的气体出口通过输气导管（1‑17）和设置在输气导管（1‑17）上的第四微阀（1‑12）与多条所述气体分析微通道的气体入口相接，多条所述气体分析微通道的气体出口均通过第六微阀（1‑13）与所述排气孔（1‑2）相接，所述气固两相分离机构（1‑7）通过液体输送导管（1‑19）和设置在液体输送导管（1‑19）上的第二微阀（1‑14）与所述液体入口（1‑5）相接，所述液体输送导管（1‑19）通过高速气体输送导管（1‑20）和设置在高速气体输送导管（1‑20）上的第七微阀（1‑15）与所述高速气体入口（1‑4）相接，连接在所述气固两相分离机构（1‑7）气体出口处的输气导管（1‑17）通过抽真空导管（1‑21）和设置在抽真空导管（1‑21）上的第三微阀（1‑16）与所述抽真空口（1‑6）相接；所述采样单元（2）包括第一微阀驱动电路模块（2‑1）、第二微阀驱动电路模块（2‑2）、第三微阀驱动电路模块（2‑3）、第四微阀驱动电路模块（2‑4）、第五微阀驱动电路模块（2‑5）、第六微阀驱动电路模块（2‑6）和第七微阀驱动电路模块（2‑7），以及微型液体泵（2‑8）、微型液体泵 驱动电路模块（2‑9）、微型气体泵（2‑10）、微型气体泵驱动电路模块（2‑11）、微型气体取样真空泵（2‑12）和微型气体取样真空泵驱动电路模块（2‑13），所述第一微阀（1‑10）与所述第一微阀驱动电路模块（2‑1）的输出端相接，所述第二微阀（1‑14）与所述第二微阀驱动电路模块（2‑2）的输出端相接，所述第三微阀（1‑16）与所述第三微阀驱动电路模块（2‑3）的输出端相接，所述第四微阀（1‑12）与所述第四微阀驱动电路模块（2‑4）的输出端相接，所述第五微阀（1‑11）与所述第五微阀驱动电路模块（2‑5）的输出端相接，所述第六微阀（1‑13）与所述第六微阀驱动电路模块（2‑6）的输出端相接，所述第七微阀（1‑15）与所述第七微阀驱动电路模块（2‑7）的输出端相接，所述微型液体泵（2‑8）连接在所述液体入口（1‑5）处且与所述微型液体泵驱动电路模块（2‑9）的输出端相接，所述微型液体泵（2‑8）上连接有用于存储清洗液的储液器（2‑14），所述微型气体泵（2‑10）连接在所述高速气体入口（1‑4）处且与所述微型气体泵驱动电路模块（2‑11）的输出端相接，所述微型气体取样真空泵（2‑12）连接在所述抽真空口（1‑6）处且与所述微型气体取样真空泵驱动电路模块（2‑13）的输出端相接；所述检测单元（3）包括微处理器模块（3‑1）、分别对应安装在多条气体分析微通道上的多个微型发光元件、分别对应与多个微型发光元件相接的多个单色器、分别对应用于探测多个单色器发出的具有单种气体特征谱线的单色光的多个光探测器和分别对应与多个所述光探测器相接的多个信号调理电路模块，所述微处理器模块（3‑1）的输入端接有用于对粉尘分散度选择机构（1‑8）选择出的多个粒径区间内的粉尘颗粒分别进行计数的多个光电计数器，多个所述微型发光元件均与所述微处理器模块（3‑1）的输出端相接，多个所述信号调理电路模块均与所述微处理器模块（3‑1）的输入端相接；所述主控制单元（4）包括主控制器模块（4‑1）以及与所述主控制器 模块（4‑1）相接的数据存储电路模块（4‑2）、人机交互模块（4‑3）、采样单元接口电路模块（4‑4）、检测单元接口电路模块（4‑5）和用于将信息无线发送给煤矿井下安全监控系统的无线通信模块（4‑6），所述第一微阀驱动电路模块（2‑1）、第二微阀驱动电路模块（2‑2）、第三微阀驱动电路模块（2‑3）、第四微阀驱动电路模块（2‑4）、第五微阀驱动电路模块（2‑5）、第六微阀驱动电路模块（2‑6）、第七微阀驱动电路模块（2‑7）、微型液体泵驱动电路模块（2‑9）、微型气体泵驱动电路模块（2‑11）和微型气体取样真空泵驱动电路模块（2‑13）均与所述采样单元接口电路模块（4‑4）相接，所述微处理器模块（3‑1）与所述检测单元接口电路模块（4‑5）相接。