一、用途和特点

GJ4煤矿用低浓度甲烷传感器（以下简称传感器），主要适用于煤矿井下和其它具有爆炸性气体（甲烷混合物、煤尘）场合，与DJB4瓦斯报警断电仪等断电仪配套，可用于井下大中型采掘设备和其它机电设备上，连续监测设备附近风流中的瓦斯浓度，也可用于固定场合，当瓦斯浓度达到或超过报警点时，传感器立即发出声、光报警信号，当瓦斯浓度达到或超过断电点时, 控制断电仪立即断电（切断被控设备用电），以确保生产。当瓦斯浓度回落到解锁点以下时, 控制断电仪自动解锁（恢复被控设备用电），并继续进行监控。

传感器采用高性能热催化元件、微电脑数字技术和新型电子器件，性能稳定，门限准确，反应迅速，精度高。使用方式采用人性化设计，软调节技术，操作简单，使用方便。传感器连续监测瓦斯浓度时，每隔半小时自动记录并存储一帧数据，当瓦斯浓度超限时每隔10秒钟自动记录并存储一帧数据。

除上述数据自动记录存储（可随时读出）功能外，传感器还具有时钟显示、报警点、断电点、解锁点显示和工作电压自动检测等多种实用功能，以及欠压报警、欠压自动关机、超浓报警、超浓自动关机等多种自保功能，从而达到国内同类产品水平。

二、技术参数和性能

1、使用环境条件：     工作温度  　 0  ～ 40 ℃

相对湿度      ≤ 98 ％

气    压     85　～　110 kpa

风    速     ≤ 8 m/s

2、测量范围：    0 ～ 4 ％ CH4

3、测量误差：   0.00 ～ 1.00 ％ CH4 时，       ≤ ±0.10 ％ CH4

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

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

4、响应时间：    ≤ 30 S

5、显示方式：    四位红色发光数字显示

6、工作方式：    长时间连续式工作。

7、开机：    0 ～ 255 s 可选

8、超限报警功能：

(1) 报警范围：  报警点可在测量范围内任意设置，出厂设置在1.00 ％ CH4 。

可随时进行检查或调整。

(2) 报警点设定误差：  ±0.01 ％ CH4

(3) 报警显示方式：    红色发光管闪光、警报声。

(4) 报警声级强度：    ≥ 85 dB

9、超限闭锁（断电）功能：

(1) 断电范围：   断电点可在测量范围内任意设置，出厂设置在1.50 ％ CH4 。

可随时进行检查或调整。

(2) 断电点设定误差：  ±0.01 ％ CH4

(3) 断电显示方式：    红色数字闪光

10、自动解锁（恢复供电）功能：

(1) 解锁范围：   解锁点可在测量范围内任意设置，出厂设置在0.50 ％ CH4 。

可随时进行检查或调整

(2) 解锁点设定误差：  ±0.01 ％ CH4

(3) 解锁短时间：    60 s

11、传感器工作电压：    7 ～ 21 V  DC

12、传感器大工作电流：   250 mA (报警时)

13、传感器输出信号：

(1) 数字编码：    UART方式       波特率 1000

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

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

(4) 断电信号：    0 ～ 5 V

14、传感器的传输距离： ≤ 2 km

15、时钟显示：

(1)、制式：         24 小时制

(2)、显示内容：     小时、分

(3)、误差；         ≤ ± 1分钟 / 24 小时  （可手动校正）

16、工作电压检测：

(1)、测量误差：    ≤ ± 0.01 V

(2)、显示方式：    E字后显示电压值

17、数据自动记录和存储功能：

(1)、记录格式：    时间 - 甲烷浓度

(2)、存储方式：    不报警时，每隔半小时自动记录并存储一帧数据。

报警时，每隔10秒钟自动记录并存储一帧数据。

(3)、存储容量：     120 帧         （可根据用户要求增容）

18、软调节功能：

(1)、调节方式：     按键式

(2)、调节内容：     零点，校正等

19、欠压报警和欠压自动关机功能：

电池工作电压E ≤ 4.5 V 时，欠压值闪动，2秒钟后自动关机。

20、超浓报警和超浓自动关机功能：

甲烷浓度 ≥ 5 ％ CH4 时, 超浓值闪动，2秒钟后自动关机。

21、探头寿命：      ＞ 2 年

22、备用本安电源： 6 × GNY 1.8 Ah，额定电压 7.2 V，大短路电流 4.0 A。

23、充电电流：            30 mA

24、充足电后连续工作时间：＞ 8 小时

25、防爆标志：            EXdibⅠ( +150 ℃ )

26、防爆型式：            矿用隔爆兼本质型

27、外形尺寸：            130×85×43 (mm)

28、重量：                450  g

三、外形结构和工作原理

1、传感器外形结构如图1。

2、传感器的工作原理

传感器采用热催化元件组成惠氏电桥，由载体催化元件（俗称黑元件）和纯载体元件（俗称白元件）组成测量臂，由金属膜电阻和电位器组成辅助臂，稳压电路为电桥提供稳定的电压。在新鲜空气中桥路处于平衡状态，在被测气体中，瓦斯（甲烷）在黑元件表面发生催化氧化反应（无焰燃烧），使黑元件温度增高，电阻增大，桥路失去平衡，从而输出一个电位差（在范围内，其大小与甲烷的浓度成正比）。

此电位差经A/D转换器转换成数字信号，送单片机进行数字处理。经数字处理后的数字信号送驱动电路，驱动数码管显示出被测气体的甲烷浓度。当甲烷浓度达到或超过报警值时，单片机立即输出控制信号，经报警电路控制声报警器发出警报声，同时使报警灯(ALARM)发出红色闪光。

当甲烷浓度达到或超过断电值时，立即发出红色数字闪光，并向断电仪发出断电信号。断电仪立即停止对继电器供电，继电器触点断开，被控设备停止运行。

由传感器控制，断电一分钟后，若甲烷浓度仍在解锁值或解锁值以上，则由传感器控制继续断电，若甲烷浓度已在解锁值以下，传感器将立即停止光断电报警器报警，同时立即恢复对继电器供电，继电器触点吸合，被控设备恢复运行。

由工作电压采样电路取得的电位差经A/D转换器转换成数字信号，送单片机进行数字处理。经数字处理后的数字信号送驱动电路，驱动数码管显示出工作电压。当电池工作电压低于 4.5 V 时或甲烷浓度达到或超过 5 ％ CH4 时，单片机输出控制信号，控制开关电路关机。

除完成上述功能外，传感器的软件还完成时钟、报警点的编制、数据的存储和读出，以及多项软调节、软显示、软控制等功能，包括与输入电路结合，建立了人机对话平台。

四、使用方法

打开传感器后盖，可看到接线端子自右至左15V、G、XH、DK，分别为电源

+15V（允许范围7～21V）输入端，电源0V输入端，信号输出端和断电控制信号输出端（断电时输出低电平 0 V ）。

与断电仪配套，使用数码传输时，只需接15V、G和XH三根线。使用频率或电流传输时，可加接DK线。

断电仪送电，传感器即进入开机状态。首先显示0.00，5秒钟后自动进入甲烷检测状态。

1、观看时钟、报警点、断电点和解锁点

传感器开机后处于甲烷检测状态，按换档/＋键（以下简称B键），即进入时钟状态，前2位显示小时，后2位显示分，中间点每秒闪烁一次。再按B键，进入报警点状态，前1位显示P，表示报警点，后3位显示报警点值。再按B键，进入断电点状态，前1位显示C，表示断电点，后3位显示断电点值。再按B键，进入解锁点状态，前1位显示J，表示解锁点，后3位显示解锁点值。若再按B键，则传感器又回到甲烷检测状态，从而构成五项循环的观看方式。

2、状态返回

不管传感器处于何种状态，只要按开机/－/返回键（以下简称C键），传感器立即返回甲烷检测状态。

3、观看存储记录

按住读数(确认)键（以下简称D键）2秒钟以上再松手，显示窗出现READ字样，表示传感器已进入读数(观看存储记录)状态。再按D键，出现时间，再按D键，出现该时间的甲烷浓度，构成帧数据。重复上述操作，可以一一观看到所有120帧的数据。当观看到20帧数据时，下一帧即为已观看过的帧数据，从而构成存储记录循环观看的方式。每次操作后的等待时间不能超过5秒钟，否则传感器将自动退出读数状态，返回甲烷检测状态。

4、关机

按住关机/转换键（以下简称A键）2秒钟以上再松手，发光数字熄灭，传感器自行关闭。（关机后时钟继续运行，不受影响）。

5、开机

按住C键2秒钟以上再松手，传感器即打开。

6、备用电源

传感器可配用备用电源。带有备用电源的传感器，不需要断电仪送电，即可进行调试或工作。调试或工作完毕后，应关机以保护备用电源。

五、调试方法

只有经过专门培训的专职人员，方可对传感器进行调试。严禁在使用过程中启动调试程序。

1、甲烷的调试

(1)、零点的检查和调整

在新鲜空气中，开机10分钟，待显示值稳定后，观察显示值是否为0.00，否则应进行零点调整。进行零点调整时，应先按A键，钟之内再按D键，此时末位的小数点亮，表示传感器已进入调零（）状态。重复按B键可使显示值递加，重复按C键可使显示值递减，进行上述操作，使显示值为0.00，然后按D键确认并退出调零状态，返回甲烷检测状态，零点调整结束。

(2)、精度的检查和调整

只有经过零点调整后的传感器方可进行精度的检查和调整。

将传感器的气室套上校正气嘴，通入浓度为 2 ％ 左右的 CH4 标准气样，控制流量在200 ml/min，待显示值稳定后，观察显示值是否为标准气样值，否则应进行精度调整。

进行精度调整时，应先按A键，钟之内再按D键，此时末位的小数点亮，表示传感器已进入状态。重复上述操作，此时的小数点亮，表示传感器已进入精度调整（第2）状态。重复按B键可使显示值递加，重复按C键可使显示值递减，按A键可改变递加或递减的速度，进行上述操作，使显示值为标准气样值，然后按D键确认并退出精度调整状态，返回甲烷检测状态，精度调整结束。

2、时钟的调试

准备好一个经标定过的标准时钟。开机后按B键进入时钟状态，观察显示值是否与标准时钟一致，若误差在1分钟以上，可进行调整。

进行调整时，应先按A键，钟之内再按D键，此时末位的小数点亮，表示传感器已进入时钟调整（）状态。重复按B键可使小时数或分钟数递加，重复按C键可使小时数或分钟数递减，按A键可改变递加或递减的是小时数还是分钟数，进行上述操作，使显示值为标准时钟值，然后按D键确认并退出时钟调整状态，返回时钟显示状态，时钟调整结束。

在调整过程中，按C键只能使小时数或分钟数递减到00为止，再按C键将不起作用；按B键只能使小时数递加到23为止，分钟数递加到59为止，再按B键将不起作用。

3、报警点的调试

开机后按B键2次进入报警点状态，显示P1.00（出厂设置值），若用户要求更改，可进行调整。

调整时，应先按A键，钟之内再按D键，此时末位的小数点亮，表示传感器已进入报警点调整（）状态。重复按B键可使显示值递加，重复按C键可使显示值递减，进行上述操作，使显示值为用户要求值，然后按D键确认并退出报警点调整状态，返回报警点状态，调整结束。

4、断电点的调试

开机后按B键3次进入断电点状态，显示C1.50（出厂设置值），若用户要求更改，可进行调整。

调整时，应先按A键，钟之内再按D键，此时末位的小数点亮，表示传感器已进入断电点调整（）状态。重复按B键可使显示值递加，重复按C键可使显示值递减，进行上述操作，使显示值为用户要求值，然后按D键确认并退出断电点调整状态，返回断电点状态，调整结束。

5、解锁点的调试

开机后按B键4次进入解锁点状态，显示J0.50（出厂设置值），若用户要求更改，可进行调整。

调整时，应先按A键，钟之内再按D键，此时末位的小数点亮，表示传感器已进入解锁点调整（）状态。重复按B键可使显示值递加，重复按C键可使显示值递减，进行上述操作，使显示值为用户要求值，然后按D键确认并退出解锁点调整状态，返回解锁点状态，调整结束。

五、注意事项

1、只有经过专门培训的专职人员才可对传感器进行通电检查、功能试验、精度校准、下井安装和调试等工作。

2、井下安装时,与断电仪间的接线不能接错，应反复检查接线确认无误后方可通电试验。

3、试验正常24小时后，应进行复查。复查时应带上新鲜空气、2 ％左右的CH4标准气样和流量计等工具，对传感器的零点和精度进行检查和调整。

正常情况下，以后每隔一周应复查一次。

4、传感器在运输和使用过程中应防止水滴溅入，避免经受猛烈撞击和挤压。

5、传感器不可在含有高H2S气体的矿井中使用。

6、根据使用情况，应对传感器的气室进行定期和不定期的清洗。

六、保管和维修

1、传感器应有专人保管，并建立登记制度，将使用情况一一记录在册。

2、传感器长期不用，应放于通风干燥处贮藏，避免与H2S等有害气体接触，每季度通电检查一次。防爆面处应涂上黄油，以免锈蚀受损。

3、禁止随意拆卸传感器，维修工作应有经过专门培训的专业人员担任。维修时应注意，印制板在更换元器件和焊接后，应涂三防漆两遍。

4、严禁在井下或有爆炸危险的场所拆卸传感器。电池组和甲烷探头系防爆组件，损坏后整体更换，由本厂提供配件，不得用其它类型的部件代替。更换甲烷探头后，传感器重新调试。

七、传感器附件

1、校正气嘴　　　　　　　　　　　　　　　　　1　个

2、产品使用说明书　　　　　　　　　　　　　　1　份

3、出厂合格证书　　　　　　　　　　　　　　　1　份

GJ4使用说明书