一种用设置死区及偏置采集天然气泄漏状态及浓度的方法技术领域
本发明涉及天然气领域，尤其是一种用设置死区及偏置采集天然气泄漏状态及浓
度的方法。
背景技术
天然气是较为安全的燃气之一，它不含一氧化碳，也比空气轻，一旦泄漏，立即会
向上扩散，不易积聚形成爆炸性气体，安全性较其他燃体而言相对较高。天然气作为汽车燃
料，具有单位热值高、排气污染小、供应可靠、价格低等优点，已成为世界车用清洁燃料的发
展方向，而天然气汽车则已成为发展最快、使用量最多的新能源汽车。绿色环保天然气是一
种洁净环保的优质能源，几乎不含硫、粉尘和其他有害物质，燃烧时产生二氧化碳少于其他
化石燃料，造成温室效应较低，因而能从根本上改善环境质量，使用天然气燃料的车辆，由
于车辆的恶劣使用环境，在使用过程中有可能会出现天然气泄漏的情况，GB 7258-2012
《机动车安全运行技术条件》中要求天然气汽车必须要加装车载天然气泄漏报警系统，本专
利用于天然气泄漏报警系统中泄漏传感器与主机之间进行泄漏传感器的状态与信息进行
交互时使用，在使用天然气燃料的车辆车内，一般都安装天然气泄漏报警系统，系统一般由
主机、电缆、多个泄漏传感器组成，主机与泄漏传感器之间采用电缆连接。泄漏传感器在采
集到天然气泄漏，且超过报警限值后，通过电缆讲报警信号传递给主机，由主机进行显示与
报警等，泄漏传感器输出的信号为普通开关量信号，只有泄漏报警、不报警两种状态，主机
无法检测到泄漏传感器的是否损坏，是否存在异常，也无法采集到泄漏传感器探测点天然
气浓度，进而实时显示天然气泄漏浓度及后续处理，由于泄漏传感器损坏无法报警的状态
与泄漏传感器不报警的状态是相同的，在泄漏传感器损坏的情况下，如果在被检测处出现
天然气泄漏状态，主机无法检测泄漏，也无法进行声光报警，存在巨大的安全隐患。
发明内容
为解决上述问题本发明的目的是提供检测效率高、可以全方位检测、具有自检功
能和准确率高的用设置死区及偏置采集天然气泄漏状态及浓度的方法。
为解决上述问题本发明的技术方案：一种用设置死区及偏置采集天然气泄漏状态
及浓度的方法，包括主机和泄漏传感器，所述包括：
泄漏传感器，泄漏传感器设有若干个，泄漏传感器主要用于采集天然气气敏信号，并将
气敏信号转变成可识别信号，主要分为；
气敏元件，用于接收泄漏的天然气，并将气敏信号传输到单片机处理器，
单片机处理器，与所述气敏元件通过气敏信号连接，单片机处理器接收到气敏信号后，
通过ADC处理将气敏信号转变成数字信号，在通过DAC处理将数字信号转变成电压信号，并
将电压信号传输到主机上，单片机处理器上的电源与主机上的电源系统连接，
主机为处理系统，主要分为：电源系统、ADC处理模块、主控MCU、数值显示、声光报警、对
外通讯和按键：
电源系统，为主控MCU和泄漏传感器上的电源进行供电；
ADC处理模块，与主控MCU连接，是接收到从泄漏传感器上发出的电压信号，转变成数字
信号；
主控MCU，将ADC处理模块上传输的数字信号，进行识别，以作出指令；
数值显示，与主控MCU连接，是将ADC处理模块上转变的数字信号，进行显示，可直观的
看到天然气泄漏状况和泄漏传感器工作是否异常；
声光报警，与主控MCU连接，是对主控MCU做出的天然气是否泄漏做出响应，如果天然气
泄漏则会发出声光报警；
对外通讯，与主控MCU连接，对外通讯可以外接蓝牙、无线；
按键，用于设置天然气泄漏限定值，限定值到达之后主控MCU会发出指令。
作为优选，所述泄漏传感器传输信号分为：
泄漏传感器，（以传统常用的5V电源信号为例）设置泄漏传感器1.5V作为基准偏置电
压，也是0%LEL电压，4.0V作为100%LEL输出电压；
当泄漏传感器输出V<VL(0.7V)或泄漏传感器V>VH(4.3V)时，认为泄漏传感器自检异
常；（VL 为输出电压最小值，VH为输出电压最大值）
当泄漏传感器输出在天然气浓度限定值<V<4.0V时，主机认为该检测点超漏，发出声光
报警信号。
作为优选，所述主机通过传输电路连接若干个泄漏传感器。
作为优选，所述检测步骤为：
气敏元件检测气敏信号，并将气敏信号传输到单片机处理器；
单片机处理器上的ADC处理将气敏信号转变成数字信号，数字信号经过DAC处理转变成
电压信号，并通过传输电路输送到主机上；
主机的ADC处理模块将电压信号转变成数字信号，数字信号传输到主控MCU上处理分
析，当数字信号超过限定值时，声光报警会响应，当数字信号过低或者或过高时，主控MCU会
做出判断，认定泄漏传感器自检异常，提醒驾驶员进行检测。
有益条件：
本发明提供了一种用设置死区及偏置采集天然气泄漏状态及浓度的方法，设计合理、
检测准确率高、检测效率高、且具有自检功能和可以多方位检测的方法。
附图说明
图1为本发明的电路结构图。
图2为本发明的输出电压与浓度关系变化表示意图。
具体实施方式
如图1、2所示一种用设置死区及偏置采集天然气泄漏状态及浓度的方法，包括主
机和泄漏传感器，所述包括：
泄漏传感器，泄漏传感器设有若干个，泄漏传感器主要用于采集天然气气敏信号，并将
气敏信号转变成可识别信号，主要分为；
气敏元件，用于接收泄漏的天然气，并将气敏信号传输到单片机处理器，
单片机处理器，与所述气敏元件通过气敏信号连接，单片机处理器接收到气敏信号后，
通过ADC处理将气敏信号转变成数字信号，在通过DAC处理将数字信号转变成电压信号，并
将电压信号传输到主机上，单片机处理器上的电源与主机上的电源系统连接，
主机为处理系统，主要分为：电源系统、ADC处理模块、主控MCU、数值显示、声光报警、对
外通讯和按键：
电源系统，为主控MCU和泄漏传感器上的电源进行供电；
ADC处理模块，与主控MCU连接，是接收到从泄漏传感器上发出的电压信号，转变成数字
信号；
主控MCU，将ADC处理模块上传输的数字信号，进行识别，以作出指令；
数值显示，与主控MCU连接，是将ADC处理模块上转变的数字信号，进行显示，可直观的
看到天然气泄漏状况和泄漏传感器工作是否异常；
声光报警，与主控MCU连接，是对主控MCU做出的天然气是否泄漏做出响应，如果天然气
泄漏则会发出声光报警；
对外通讯，与主控MCU连接，对外通讯可以外接蓝牙、无线；
按键，用于设置天然气泄漏限定值，限定值到达之后主控MCU会发出指令。
本专利的内容将泄漏传感器与主机之间传输电路内传送的普通开关量信号，改为
传送模拟信号，用于传送更多的信息，主机可以根据泄漏传感器传送出来的模拟电压信号，
确定泄漏传感器的状态，也可以采集到泄漏传感器输出的天然气泄漏浓度，用于解决上面
提到的安全隐患问题，其中包括：
泄漏传感器异常信号传送；
泄漏传感器正常信号传送；
泄漏传感器浓度值传送；
泄漏传感器泄漏报警状态传送。
实现方法：
以传送常用的5V电源信号为例，泄漏传感器输出电压为V：
a）泄漏传感器异常信号的传送与监测：
使用设置上下死区方法实现泄漏传感器异常信号的传送与监测：
当V<VL(可设定，如0.7V)或V>VH(可设定，如4.3V)时，认为泄漏传感器自检异常。
当V=0V时，认为泄漏传感器无连接或损坏，也是一种泄漏传感器异常情况。
b）泄漏传感器正常信号传送与监测；
使用设置固定偏置值的方法实现泄漏传感器正常信号的传送与监测：
泄漏传感器只有在正常的情况下，才能输出一个稳定的初始电压值Vo，所以当V=Vo(可
设定，如1.5V)，认为泄漏传感器自检正常，且可以认为泄漏点浓度为0%LEL。
c）泄漏传感器浓度值传送；
使用设置固定偏置值上叠加模拟信号方法实现泄漏传感器泄漏浓度值传送：
当V=Vo(可设定，如1.5V)时，认为泄漏传感器自检正常，且泄漏点浓度为0%LEL；当V=
4.0V（可设定）时，认为泄漏传感器输出100%LEL，线性比例输出，且遵循着浓度值与电压值
的方程式规则：浓度值等于0.4电压值减去0.6。
根据设定的报警浓度不同，可以根据泄漏传感器输出电压确定报警状态，如以20%
LEL（可以根据用户要求，设定不同浓度值）报警核算：
泄漏传感器输出电压为2.0V时，对应20%LEL，当泄漏传感器输出电压>2.0V时,泄漏传
感器处于报警状态，主机可以进行声光报警。
当泄漏传感器输出电压2.0V< V<4.0V时，主机认为泄漏点超漏，发出声光报警信
号;主机提示可以进行声光报警，用于提醒作用，泄漏传感器为天然气泄漏报警泄漏传感
器，主机可以采集若干个泄漏传感器的信号，这样可以全方位检测，主机上的对外通讯，可
以支持无线、蓝牙等设备，可以远程监控，检测效率非常高，按键用于设定报警的浓度设定
和其他操作，当泄漏传感器输出电压传输为0V时，泄漏传感器自检异常，主机显示泄漏传感
器发生故障，进行声光报警提示，本发明的目的是提供检测效率高、可以全方位检测、具有
自检功能和准确率高的使用频率电压变换采集天然气泄漏状态及浓度的方法。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明作举例说明。本发明所属技术领域的技术
人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不
会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。