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一、用途和特點

GJ4煤礦用低濃度甲烷傳感器（以下簡稱傳感器），主要適用于煤礦井下和其它具有爆炸性氣體（甲烷混合物、煤塵）場合，與DJB4瓦斯報警斷電儀等斷電儀配套，可用于井下大中型采掘設備和其它機電設備上，連續監測設備附近風流中的瓦斯濃度，也可用于固定場合，當瓦斯濃度達到或超過報警點時，傳感器立即發出聲、光報警信號，當瓦斯濃度達到或超過斷電點時, 控制斷電儀立即斷電（切斷被控設備用電），以確保生產。當瓦斯濃度回落到解鎖點以下時, 控制斷電儀自動解鎖（恢復被控設備用電），并繼續進行監控。

傳感器采用高性能熱催化元件、微電腦數字技術和新型電子器件，性能穩定，門限準確，反應迅速，精度高。使用方式采用人性化設計，軟調節技術，操作簡單，使用方便。傳感器連續監測瓦斯濃度時，每隔半小時自動記錄并存儲一幀數據，當瓦斯濃度超限時每隔10秒鐘自動記錄并存儲一幀數據。

除上述數據自動記錄存儲（可隨時讀出）功能外，傳感器還具有時鐘顯示、報警點、斷電點、解鎖點顯示和工作電壓自動檢測等多種實用功能，以及欠壓報警、欠壓自動關機、超濃報警、超濃自動關機等多種自保功能，從而達到國內同類產品水平。

二、技術參數和性能

1、使用環境條件：     工作溫度  　 0  ～ 40 ℃

相對濕度      ≤ 98 ％

氣    壓     85　～　110 kpa

風    速     ≤ 8 m/s

2、測量范圍：    0 ～ 4 ％ CH4

3、測量誤差：   0.00 ～ 1.00 ％ CH4 時，       ≤ ±0.10 ％ CH4

＞ 1.00 ～ 2.00 ％ CH4 時，     ≤ ±0.20 ％ CH4

＞ 2.00 ～ 4.00 ％ CH4 時，     ≤ ±0.30 ％ CH4

4、響應時間：    ≤ 30 S

5、顯示方式：    四位紅色發光數字顯示

6、工作方式：    長時間連續式工作。

7、開機：    0 ～ 255 s 可選

8、超限報警功能：

(1) 報警范圍：  報警點可在測量范圍內任意設置，出廠設置在1.00 ％ CH4 。

可隨時進行檢查或調整。

(2) 報警點設定誤差：  ±0.01 ％ CH4

(3) 報警顯示方式：    紅色發光管閃光、警報聲。

(4) 報警聲級強度：    ≥ 85 dB

9、超限閉鎖（斷電）功能：

(1) 斷電范圍：   斷電點可在測量范圍內任意設置，出廠設置在1.50 ％ CH4 。

可隨時進行檢查或調整。

(2) 斷電點設定誤差：  ±0.01 ％ CH4

(3) 斷電顯示方式：    紅色數字閃光

10、自動解鎖（恢復供電）功能：

(1) 解鎖范圍：   解鎖點可在測量范圍內任意設置，出廠設置在0.50 ％ CH4 。

可隨時進行檢查或調整

(2) 解鎖點設定誤差：  ±0.01 ％ CH4

(3) 解鎖短時間：    60 s

11、傳感器工作電壓：    7 ～ 21 V  DC

12、傳感器大工作電流：   250 mA (報警時)

13、傳感器輸出信號：

(1) 數字編碼：    UART方式       波特率 1000

(2) 頻率：        200 ～ 1000 Hz ( 0.00 ～ 4.00 ％ CH4 )

(3) 電流：        1.00 ～ 5.00 mA ( 0.00 ～ 4.00 ％ CH4 )

(4) 斷電信號：    0 ～ 5 V

14、傳感器的傳輸距離： ≤ 2 km

15、時鐘顯示：

(1)、制式：         24 小時制

(2)、顯示內容：     小時、分

(3)、誤差；         ≤ ± 1分鐘 / 24 小時  （可手動校正）

16、工作電壓檢測：

(1)、測量誤差：    ≤ ± 0.01 V

(2)、顯示方式：    E字后顯示電壓值

17、數據自動記錄和存儲功能：

(1)、記錄格式：    時間 - 甲烷濃度

(2)、存儲方式：    不報警時，每隔半小時自動記錄并存儲一幀數據。

報警時，每隔10秒鐘自動記錄并存儲一幀數據。

(3)、存儲容量：     120 幀         （可根據用戶要求增容）

18、軟調節功能：

(1)、調節方式：     按鍵式

(2)、調節內容：     零點，校正等

19、欠壓報警和欠壓自動關機功能：

電池工作電壓E ≤ 4.5 V 時，欠壓值閃動，2秒鐘后自動關機。

20、超濃報警和超濃自動關機功能：

甲烷濃度 ≥ 5 ％ CH4 時, 超濃值閃動，2秒鐘后自動關機。

21、探頭壽命：      ＞ 2 年

22、備用本安電源： 6 × GNY 1.8 Ah，額定電壓 7.2 V，大短路電流 4.0 A。

23、充電電流：            30 mA

24、充足電后連續工作時間：＞ 8 小時

25、防爆標志：            EXdibⅠ( +150 ℃ )

26、防爆型式：            礦用隔爆兼本質型

27、外形尺寸：            130×85×43 (mm)

28、重量：                450  g

三、外形結構和工作原理

1、傳感器外形結構如圖1。

2、傳感器的工作原理

傳感器采用熱催化元件組成惠氏電橋，由載體催化元件（俗稱黑元件）和純載體元件（俗稱白元件）組成測量臂，由金屬膜電阻和電位器組成輔助臂，穩壓電路為電橋提供穩定的電壓。在新鮮空氣中橋路處于平衡狀態，在被測氣體中，瓦斯（甲烷）在黑元件表面發生催化氧化反應（無焰燃燒），使黑元件溫度增高，電阻增大，橋路失去平衡，從而輸出一個電位差（在范圍內，其大小與甲烷的濃度成正比）。

此電位差經A/D轉換器轉換成數字信號，送單片機進行數字處理。經數字處理后的數字信號送驅動電路，驅動數碼管顯示出被測氣體的甲烷濃度。當甲烷濃度達到或超過報警值時，單片機立即輸出控制信號，經報警電路控制聲報警器發出警報聲，同時使報警燈(ALARM)發出紅色閃光。

當甲烷濃度達到或超過斷電值時，立即發出紅色數字閃光，并向斷電儀發出斷電信號。斷電儀立即停止對繼電器供電，繼電器觸點斷開，被控設備停止運行。

由傳感器控制，斷電一分鐘后，若甲烷濃度仍在解鎖值或解鎖值以上，則由傳感器控制繼續斷電，若甲烷濃度已在解鎖值以下，傳感器將立即停止光斷電報警器報警，同時立即恢復對繼電器供電，繼電器觸點吸合，被控設備恢復運行。

由工作電壓采樣電路取得的電位差經A/D轉換器轉換成數字信號，送單片機進行數字處理。經數字處理后的數字信號送驅動電路，驅動數碼管顯示出工作電壓。當電池工作電壓低于 4.5 V 時或甲烷濃度達到或超過 5 ％ CH4 時，單片機輸出控制信號，控制開關電路關機。

除完成上述功能外，傳感器的軟件還完成時鐘、報警點的編制、數據的存儲和讀出，以及多項軟調節、軟顯示、軟控制等功能，包括與輸入電路結合，建立了人機對話平臺。

四、使用方法

打開傳感器后蓋，可看到接線端子自右至左15V、G、XH、DK，分別為電源

+15V（允許范圍7～21V）輸入端，電源0V輸入端，信號輸出端和斷電控制信號輸出端（斷電時輸出低電平 0 V ）。

與斷電儀配套，使用數碼傳輸時，只需接15V、G和XH三根線。使用頻率或電流傳輸時，可加接DK線。

斷電儀送電，傳感器即進入開機狀態。首先顯示0.00，5秒鐘后自動進入甲烷檢測狀態。

1、觀看時鐘、報警點、斷電點和解鎖點

傳感器開機后處于甲烷檢測狀態，按換檔/＋鍵（以下簡稱B鍵），即進入時鐘狀態，前2位顯示小時，后2位顯示分，中間點每秒閃爍一次。再按B鍵，進入報警點狀態，前1位顯示P，表示報警點，后3位顯示報警點值。再按B鍵，進入斷電點狀態，前1位顯示C，表示斷電點，后3位顯示斷電點值。再按B鍵，進入解鎖點狀態，前1位顯示J，表示解鎖點，后3位顯示解鎖點值。若再按B鍵，則傳感器又回到甲烷檢測狀態，從而構成五項循環的觀看方式。

2、狀態返回

不管傳感器處于何種狀態，只要按開機/－/返回鍵（以下簡稱C鍵），傳感器立即返回甲烷檢測狀態。

3、觀看存儲記錄

按住讀數(確認)鍵（以下簡稱D鍵）2秒鐘以上再松手，顯示窗出現READ字樣，表示傳感器已進入讀數(觀看存儲記錄)狀態。再按D鍵，出現時間，再按D鍵，出現該時間的甲烷濃度，構成幀數據。重復上述操作，可以一一觀看到所有120幀的數據。當觀看到20幀數據時，下一幀即為已觀看過的幀數據，從而構成存儲記錄循環觀看的方式。每次操作后的等待時間不能超過5秒鐘，否則傳感器將自動退出讀數狀態，返回甲烷檢測狀態。

4、關機

按住關機/轉換鍵（以下簡稱A鍵）2秒鐘以上再松手，發光數字熄滅，傳感器自行關閉。（關機后時鐘繼續運行，不受影響）。

5、開機

按住C鍵2秒鐘以上再松手，傳感器即打開。

6、備用電源

傳感器可配用備用電源。帶有備用電源的傳感器，不需要斷電儀送電，即可進行調試或工作。調試或工作完畢后，應關機以保護備用電源。

五、調試方法

只有經過專門培訓的專職人員，方可對傳感器進行調試。嚴禁在使用過程中啟動調試程序。

1、甲烷的調試

(1)、零點的檢查和調整

在新鮮空氣中，開機10分鐘，待顯示值穩定后，觀察顯示值是否為0.00，否則應進行零點調整。進行零點調整時，應先按A鍵，鐘之內再按D鍵，此時末位的小數點亮，表示傳感器已進入調零（）狀態。重復按B鍵可使顯示值遞加，重復按C鍵可使顯示值遞減，進行上述操作，使顯示值為0.00，然后按D鍵確認并退出調零狀態，返回甲烷檢測狀態，零點調整結束。

(2)、精度的檢查和調整

只有經過零點調整后的傳感器方可進行精度的檢查和調整。

將傳感器的氣室套上校正氣嘴，通入濃度為 2 ％ 左右的 CH4 標準氣樣，控制流量在200 ml/min，待顯示值穩定后，觀察顯示值是否為標準氣樣值，否則應進行精度調整。

進行精度調整時，應先按A鍵，鐘之內再按D鍵，此時末位的小數點亮，表示傳感器已進入狀態。重復上述操作，此時的小數點亮，表示傳感器已進入精度調整（第2）狀態。重復按B鍵可使顯示值遞加，重復按C鍵可使顯示值遞減，按A鍵可改變遞加或遞減的速度，進行上述操作，使顯示值為標準氣樣值，然后按D鍵確認并退出精度調整狀態，返回甲烷檢測狀態，精度調整結束。

2、時鐘的調試

準備好一個經標定過的標準時鐘。開機后按B鍵進入時鐘狀態，觀察顯示值是否與標準時鐘一致，若誤差在1分鐘以上，可進行調整。

進行調整時，應先按A鍵，鐘之內再按D鍵，此時末位的小數點亮，表示傳感器已進入時鐘調整（）狀態。重復按B鍵可使小時數或分鐘數遞加，重復按C鍵可使小時數或分鐘數遞減，按A鍵可改變遞加或遞減的是小時數還是分鐘數，進行上述操作，使顯示值為標準時鐘值，然后按D鍵確認并退出時鐘調整狀態，返回時鐘顯示狀態，時鐘調整結束。

在調整過程中，按C鍵只能使小時數或分鐘數遞減到00為止，再按C鍵將不起作用；按B鍵只能使小時數遞加到23為止，分鐘數遞加到59為止，再按B鍵將不起作用。

3、報警點的調試

開機后按B鍵2次進入報警點狀態，顯示P1.00（出廠設置值），若用戶要求更改，可進行調整。

調整時，應先按A鍵，鐘之內再按D鍵，此時末位的小數點亮，表示傳感器已進入報警點調整（）狀態。重復按B鍵可使顯示值遞加，重復按C鍵可使顯示值遞減，進行上述操作，使顯示值為用戶要求值，然后按D鍵確認并退出報警點調整狀態，返回報警點狀態，調整結束。

4、斷電點的調試

開機后按B鍵3次進入斷電點狀態，顯示C1.50（出廠設置值），若用戶要求更改，可進行調整。

調整時，應先按A鍵，鐘之內再按D鍵，此時末位的小數點亮，表示傳感器已進入斷電點調整（）狀態。重復按B鍵可使顯示值遞加，重復按C鍵可使顯示值遞減，進行上述操作，使顯示值為用戶要求值，然后按D鍵確認并退出斷電點調整狀態，返回斷電點狀態，調整結束。

5、解鎖點的調試

開機后按B鍵4次進入解鎖點狀態，顯示J0.50（出廠設置值），若用戶要求更改，可進行調整。

調整時，應先按A鍵，鐘之內再按D鍵，此時末位的小數點亮，表示傳感器已進入解鎖點調整（）狀態。重復按B鍵可使顯示值遞加，重復按C鍵可使顯示值遞減，進行上述操作，使顯示值為用戶要求值，然后按D鍵確認并退出解鎖點調整狀態，返回解鎖點狀態，調整結束。

五、注意事項

1、只有經過專門培訓的專職人員才可對傳感器進行通電檢查、功能試驗、精度校準、下井安裝和調試等工作。

2、井下安裝時,與斷電儀間的接線不能接錯，應反復檢查接線確認無誤后方可通電試驗。

3、試驗正常24小時后，應進行復查。復查時應帶上新鮮空氣、2 ％左右的CH4標準氣樣和流量計等工具，對傳感器的零點和精度進行檢查和調整。

正常情況下，以后每隔一周應復查一次。

4、傳感器在運輸和使用過程中應防止水滴濺入，避免經受猛烈撞擊和擠壓。

5、傳感器不可在含有高H2S氣體的礦井中使用。

6、根據使用情況，應對傳感器的氣室進行定期和不定期的清洗。

六、保管和維修

1、傳感器應有專人保管，并建立登記制度，將使用情況一一記錄在冊。

2、傳感器長期不用，應放于通風干燥處貯藏，避免與H2S等有害氣體接觸，每季度通電檢查一次。防爆面處應涂上黃油，以免銹蝕受損。

3、禁止隨意拆卸傳感器，維修工作應有經過專門培訓的專業人員擔任。維修時應注意，印制板在更換元器件和焊接后，應涂三防漆兩遍。

4、嚴禁在井下或有爆炸危險的場所拆卸傳感器。電池組和甲烷探頭系防爆組件，損壞后整體更換，由本廠提供配件，不得用其它類型的部件代替。更換甲烷探頭后，傳感器重新調試。

七、傳感器附件

1、校正氣嘴　　　　　　　　　　　　　　　　　1　個

2、產品使用說明書　　　　　　　　　　　　　　1　份

3、出廠合格證書　　　　　　　　　　　　　　　1　份

GJ4使用說明書