一种检验气体检测仪气泵堵塞的方法与流程

本发明涉及气体检测仪器，更具体地说，本发明涉及一种检验气体检测仪气泵堵塞的方法。

背景技术：

1、目前市面上的气体检测仪的采样方式主要分为扩散式和泵吸式两种，泵吸式气体检测仪因其具备检测速度快、环境适应性强以及检测精度高等优势，在实际应用中得到了广泛的应用。

2、在泵吸式气体检测仪中，气泵作为关键的内部驱动装置，直接影响着气体检测仪器的检测性能，在实际操作中，气泵可能因粉尘、颗粒物或人为操作不当等因素导致气口堵塞，气口堵塞不仅会使气泵突发高额过载导致故障，同时也缩短了气泵的使用寿命，甚至还可能影响整个气体检测仪的正常运行，诱发检测数据的不准确，进一步地带来潜在的安全风险。

3、为了解决气泵堵塞问题，现有技术采用了多种检测方法，包括但不限于：

4、流量监测法：此方法通过比较实际流量与预设流量的差异来判断是否发生堵塞。但此方法的准确性高度依赖于流量计的精确度，并且流量计的性能可能会因安装位置不当或流体特性的影响而受损，从而造成误判。

5、压力监测法：该方法通过监测气泵的出口压力或内部压力，以超过预定阈值作为堵塞的指标，尽管此方法直观，但它易受到流体压力波动的影响，且对压力传感器的精度和稳定性要求较高。

6、振动和噪声分析法：此方法依赖于分析气泵的振动信号或噪声特征以判断堵塞，该方法对附加传感器的依赖性强，并且要求较高的信号处理能力。

7、尽管上述方法能够在一定程度上实现堵塞检测，然而它们都存在各自的局限性和不足。因此，亟需开发一种更加可靠、灵敏、易于实施且成本效益高的简便方法，以实时监测气体检测仪内部的气泵堵塞情况，从而提升气泵的运行效率和安全性，减少维护需求，并延长仪器的整体使用寿命。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种检验气体检测仪气泵堵塞的方法，通过以下方案，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种检验气体检测仪气泵堵塞的方法，包括：

3、运放电路采样模块：用于采集电机的电流信号，转换为电压信号，并传输到运放电路低通滤波模块；

4、运放电路低通滤波模块：用于对电压信号进行低通滤波，去除尖刺干扰和环境干扰的信号，并将进行低通滤波后的电压信号传输到运放电路选频放大模块；

5、运放电路选频放大模块：用于对特征电流选频放大，并将进行选频后的电压信号传输到运放电路跟随驱动模块；

6、运放电路跟随驱动模块：用于使信号隔离，使adc采集处不受选频放大的影响，并传输到单片机数据处理模块；

7、单片机数据处理模块：用于对收集到的特征电压信号进行实时处理。

8、优选的，所述运放电路采样模块包括电机j1、续流二极管d1以及电阻r1，所述电机j1的第一脚连接+5电源和续流二极管d1的阴极，电机j1的第二脚连接续流二极管d1的阳极和电阻r1的一端，电阻r1的另一端接地gnd。

9、优选的，所述运放电路低通滤波模块包括电阻r2和电容c1，组成典型的rc低通滤波电路。

10、优选的，所述运放电路选频放大模块包括电容c2、电容c3、电容c4、电阻r3、电阻r4，以及运放器u1，所述运放器u1的正输入端连接电阻r3的一端、电容c2的一端以及电阻r4的一端，运放器u1的输出端连接电阻r4的另一端和电容c2的另一端，运放器u1的两个电源端分别连接+3.3电源和地gnd，电源正负极间并联电容c4，电容c3的一端连接电阻r3另一端接地gnd，电阻r4和电容c2的并联电路作用为低频滤波电路，电阻r3和电容c3的串联电路作用为高频滤波电路，配合运放u1组成同相输入的300-400倍选频放大电路。

11、优选的，所述运放电路跟随驱动模块包括运放器u2、电容c5以及电阻r5，所述运放器u2的正输入端连接运放器u2的输出端，运放器u2的负输入端连接电阻r5，运放器u2的两个电源端分别连接+3.3电源和地gnd，电源正负极间并联电容c5。

12、优选的，所述单片机数据处理模块的软件算法具体为：adc端每1毫秒采集一次气泵工作特征电压信号，并将模拟信号转换为数字电压信号，同时单片机对每秒采集到的特征电压信号进行一次平均，得到连续的每秒的平均特征电压信号组a1，a2，a3...an，泵正常工作状态下，每秒的的平均特征电压信号数据为m为经验值，m和气泵自身的特性和使用相关，当连续n≥1次的平均值信号的出现则判断目前气泵处于堵塞状态。

13、本发明的技术效果和优点：

14、本发明通过运放电路采样模块采集电机的电流信号并转换为电压信号，通过运放电路低通滤波模块对电压信号进行低通滤波，通过运放电路选频放大模块对特征电流选频放大，通过运放电路跟随驱动模块使信号隔离，通过单片机数据处理模块对收集到的特征电压信号进行实时处理；

15、本发明的优势在于无需额外传感器或部件，仅通过硬件和软件算法的设计，即可提升现有电流监测系统的故障诊断能力，实现成本效益与操作简便性的双重优化。

技术特征：

1.一种检验气体检测仪气泵堵塞的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种检验气体检测仪气泵堵塞的方法，其特征在于：所述运放电路采样模块包括电机j1、续流二极管d1以及电阻r1，所述电机j1的第一脚连接+5电源和续流二极管d1的阴极，电机j1的第二脚连接续流二极管d1的阳极和电阻r1的一端，电阻r1的另一端接地gnd。

3.根据权利要求1所述的一种检验气体检测仪气泵堵塞的方法，其特征在于：所述运放电路低通滤波模块包括电阻r2和电容c1，组成典型的rc低通滤波电路。

4.根据权利要求1所述的一种检验气体检测仪气泵堵塞的方法，其特征在于：所述运放电路选频放大模块包括电容c2、电容c3、电容c4、电阻r3、电阻r4，以及运放器u1，所述运放器u1的正输入端连接电阻r3的一端、电容c2的一端以及电阻r4的一端，运放器u1的输出端连接电阻r4的另一端和电容c2的另一端，运放器u1的两个电源端分别连接+3.3电源和地gnd，电源正负极间并联电容c4，电容c3的一端连接电阻r3另一端接地gnd，电阻r4和电容c2的并联电路作用为低频滤波电路，电阻r3和电容c3的串联电路作用为高频滤波电路，配合运放u1组成同相输入的300-400倍选频放大电路。

5.根据权利要求1所述的一种检验气体检测仪气泵堵塞的方法，其特征在于：所述运放电路跟随驱动模块包括运放器u2、电容c5以及电阻r5，所述运放器u2的正输入端连接运放器u2的输出端，运放器u2的负输入端连接电阻r5，运放器u2的两个电源端分别连接+3.3电源和地gnd，电源正负极间并联电容c5。

6.根据权利要求1所述的一种检验气体检测仪气泵堵塞的方法，其特征在于：所述单片机数据处理模块的软件算法具体为：adc端每1毫秒采集一次气泵工作特征电压信号，并将模拟信号转换为数字电压信号，同时单片机对每秒采集到的特征电压信号进行一次平均，得到连续的每秒的平均特征电压信号组a1，a2，a3...an，泵正常工作状态下，每秒的的平均特征电压信号数据为m为经验值，m和气泵自身的特性和使用相关，当连续n≥1次的平均值信号的出现则判断目前气泵处于堵塞状态。

技术总结本发明公开了一种检验气体检测仪气泵堵塞的方法，具体涉及气体检测仪器技术领域，包括运放电路采样模块、运放电路低通滤波模块、运放电路选频放大模块、运放电路跟随驱动模块，以及单片机数据处理模块。本发明通过运放电路采样模块采集电机的电流信号并转换为电压信号，通过运放电路低通滤波模块对电压信号进行低通滤波，通过运放电路选频放大模块对特征电流选频放大，通过运放电路跟随驱动模块使信号隔离，通过单片机数据处理模块对收集到的特征电压信号进行实时处理，本发明的优势在于无需额外传感器或部件，仅通过硬件和软件算法的设计，即可提升现有电流监测系统的故障诊断能力，实现成本效益与操作简便性的双重优化。技术研发人员：成东兰,孙刚,刘惠强,蒋鸿飞,周修珍,张加强受保护的技术使用者：上海新禾嘉楷科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4