激光甲烷傳感器模塊-工商業(yè)專用/10年壽命-英國氣盾
產(chǎn)品分類 : 英國GASSHIELD
型號 : UGT-XHJG-CH4
產(chǎn)品描述 : UGT-XHJG-CH4工商業(yè)專用激光甲烷傳感器采用可調(diào)諧激光光譜吸收（TDLAS）技術(shù)對目標(biāo)氣體進(jìn)行精確測量。傳感器集成先進(jìn)的激光器和探測器等，實(shí)現(xiàn)高精度、高密度、高可靠的小型化集成封裝；傳感器采用開放式氣體交換方式，同時采用獨(dú)有技術(shù)確保光電分割，確保傳感器的本征安全；傳感器采用了優(yōu)良的光學(xué)系統(tǒng)及優(yōu)異算法，實(shí)現(xiàn)了高難度精確測量，確保了傳感器檢測精度高、反應(yīng)快、優(yōu)良的環(huán)境適應(yīng)性等優(yōu)勢。
UGT-XHJG-CH4激光甲烷傳感器模塊
一、產(chǎn)品簡介
UGT-XHJG-CH4工商業(yè)專用激光甲烷傳感器采用可調(diào)諧激光光譜吸收（TDLAS）技術(shù)對目標(biāo)氣體進(jìn)行精確測量。傳感器集成先進(jìn)的激光器和探測器等，實(shí)現(xiàn)高精度、高密度、高可靠的小型化集成封裝；傳感器采用開放式氣體交換方式，同時采用獨(dú)有技術(shù)確保光電分割，確保傳感器的本征安全；傳感器采用了優(yōu)良的光學(xué)系統(tǒng)及優(yōu)異算法，實(shí)現(xiàn)了高難度精確測量，確保了傳感器檢測精度高、反應(yīng)快、優(yōu)良的環(huán)境適應(yīng)性等優(yōu)勢。
二、激光甲烷傳感器產(chǎn)品特點(diǎn)
●高精度，小型化；
●高可靠、本征抗干擾（非甲烷氣體均無反應(yīng)）；
●較寬的工作電壓（3.3-5.0V）進(jìn)行供電，TTL串口，便于二次集成；
●本安防爆設(shè)計，EMC 防護(hù)設(shè)計；
●防水防塵設(shè)計，優(yōu)良的環(huán)境適應(yīng)能力；
●出廠免校準(zhǔn)，使用壽命長；
三、激光甲烷傳感器運(yùn)用領(lǐng)域
●石油、化工、礦山；
●天然氣管線、變送站、加氣站；
●餐飲場所等工商業(yè)場景的安全監(jiān)測；
●管道泄漏監(jiān)測及家用天然氣泄漏監(jiān)測；
●地下綜合管廊，燃?xì)庑孤┍O(jiān)測、沼氣監(jiān)測；
●其他相關(guān)安監(jiān)及檢測領(lǐng)域；
四、激光甲烷傳感器技術(shù)參數(shù)（參照、僅供參考）
說明：
激光甲烷傳感器每隔2秒會發(fā)出一組數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式如附件一所示；
激光甲烷傳感器省電模式推薦給傳感器供電的電源工作電壓3.6V，推薦工作電流限流在1.5A；
具體參數(shù)信息參見下表：
五、激光甲烷傳感器產(chǎn)品外形及引線定義
5.1激光甲烷傳感器外形尺寸及引線定義
5.2激光甲烷傳感器裝配防水罩尺寸圖（防水罩選配）
六、激光甲烷傳感器通訊格式
激光甲烷傳感器處于自動檢測狀態(tài)時，輸出形式為ASCⅡ字符串定長輸出，共計22個字節(jié)，格式如下簡要說明，具體參見附件一：激光甲烷傳感器串口通信協(xié)議：
A+xxx.xx空格符號tt.t空格ss空格hh
A代表幀頭；
+xxx.xx代表濃度，單位 %VOL，范圍+000.00～+999.99；
符號tt.t代表溫度，單位 ℃，范圍-99.9～+99.9；
ss為產(chǎn)品狀態(tài)碼；
hh為前面18個字節(jié)的異或校驗(yàn)值，該校驗(yàn)字節(jié)以2個字符的形式進(jìn)行輸出；
注：關(guān)于異或校驗(yàn)的方法說明：
計算方式為從第一個字節(jié)開始逐一向后進(jìn)行異或計算。即第一個字節(jié)異或第二個字節(jié)，所得結(jié)果再異或第三個字節(jié)，以此類推，直至前18個字節(jié)結(jié)束。然后將16進(jìn)制計算結(jié)果的后2個字符進(jìn)行輸出。例如計算結(jié)果為0XA8，那么字符‘A’和‘8’即為輸出結(jié)果，所包含字符均為大寫字符。
例1.當(dāng)前濃度為0.00% 溫度為21.4°C，ASCII碼的輸出如下：
A+000.00 +21.4 00 28
附件一：激光甲烷傳感器串口通信協(xié)議：
1. 通訊端口配置
激光甲烷傳感器通過TTL串口與外部進(jìn)行通訊，通訊接口配置如下：
配置項(xiàng) | 參數(shù) |
波特率 | 115200 |
停止位 | 1 |
數(shù)據(jù)位 | 8 |
校驗(yàn)位 | 無 |
流控制 | 無 |
2. 數(shù)據(jù)輸出格式
當(dāng)激光甲烷傳感器處于自動測量檢測狀態(tài)時，主動輸出形式為ACSII字符串定長輸出，共計22個字節(jié)，格式如下：
字符序號 | 0 | 1-7 | 8 | 9-13 | 14 | 15-16 | 17 | 18-19 | 20 | 21 |
功能碼 | 幀頭 | 濃度 | 空格 | 溫度 | 空格 | 故障碼 | 空格 | 異或校驗(yàn)碼 | 回車符 | 換行符 |
字節(jié)位數(shù) | 1 | 7 | 1 | 5 | 1 | 2 | 1 | 2 | 1 | 1 |
單位 | \ | \ | \ | \ | \ | \ | ||||
舉例 | A | +000.00 | +21.4℃ | 00 | 65 |
3. 傳輸及交互方式 （相關(guān)有效指令示例參照附表一：傳感器有效指令清單）
3.1 本激光甲烷傳感器采用自定義指令集形式與主機(jī)進(jìn)行通訊，其命令分為兩個大類，第一類是查詢命令；第二類是設(shè)置設(shè)備工作參數(shù)的命令。
3.2 主機(jī)向傳感器發(fā)送查詢類型的命令及響應(yīng)；
3.2.1舉例：主機(jī)發(fā)送查詢傳感器濃度指令格式：
字節(jié)號 | 1 | 2-5 | 6 | 7-8 | 9 | 10 | 11-12 | 13-14 | 15 | 16 | |
功能 | 起始符 | 功能碼 | 連接符 | 產(chǎn)品序號 | 格式符 | 命令符 | CRC16 | 回車 | 換行 | ||
示例 | + | CONC | + | 01 | = | ? | 低字節(jié) | 高字節(jié) | \r | \n | |
命令中每個字節(jié)均為ASCII碼，以字符“+”開頭首個字節(jié)，全部為大寫字母有效。
第2～5字節(jié)為命令的功能碼。
第7～8字節(jié)為命令的產(chǎn)品序號，默認(rèn)為01。
第11～14字節(jié)為校驗(yàn)和，將從第1節(jié)開始到第10字節(jié)的數(shù)值進(jìn)行校驗(yàn)和計算，其計算方法為CRC16-MODBUS算法，即將第1～10字節(jié)的內(nèi)容用于CRC16-MODBUS算法，得出的結(jié)果中低字節(jié)放在此命令的第11～12字節(jié)處，高字節(jié)放在此命令的第13～14字節(jié)處，并把它們用ASCII碼表示出來。
例如：校驗(yàn)和計算出來是十六進(jìn)制數(shù)1234，則從第十一到第十四個字節(jié)的具體數(shù)值就以十六進(jìn)制數(shù)輸出依次為33,34,31,32,分別是3412四個字符的ASCII碼。
第15字節(jié)為回車符，第16字節(jié)為換行符，整個命令包發(fā)送結(jié)束。
激光甲烷傳感器返回的報文格式：
字節(jié)號 | 1 | 2-5 | 6 | 7-8 | 9 | 10-16 | 17-18 | 19-20 | 21 | 22 |
功能 | 起始符 | 功能碼 | 連接符 | 產(chǎn)品序號 | 格式符 | 數(shù)據(jù) | CRC16 | 回車 | 換行 | |
示例 | - | CONC | + | 01 | = | +000.00 | 低字節(jié) | 高字節(jié) | \r | \n |
返回數(shù)據(jù)首字節(jié)為“-”負(fù)號符號，換算成十六進(jìn)制為0X45。
第2～5字節(jié)為功能碼，與發(fā)送指令的對應(yīng)字節(jié)一致。
第7～8字節(jié)為命令的產(chǎn)品序號，表示從哪只產(chǎn)品返回的數(shù)據(jù)。
第10～16字節(jié)為傳感器返回的數(shù)據(jù)。如濃度、溫度、故障碼等信息的數(shù)值，長度為7個字節(jié)。
第17～20字節(jié)為第1～16字節(jié)的校驗(yàn)和，其計算方法為CRC16-MODBUS算法，即將第1～16字節(jié)的內(nèi)容用于CRC16-MODBUS算法，得出的結(jié)果中低字節(jié)放在此命令的第17～18字節(jié)處，高字節(jié)放在此命令的第19～20字節(jié)處，并把它們用ASCII碼表示出來。
例如：校驗(yàn)和計算出來是十六進(jìn)制數(shù)1234，則從第十一到第十四個字節(jié)的具體數(shù)值就以十六進(jìn)制數(shù)輸出依次為33,34,31,32,分別是3412四個字符的ASCII碼。
第21字節(jié)為回車符，第22字節(jié)為換行符，整個命令包發(fā)送結(jié)束。
3.2.2主機(jī)向傳感器發(fā)送帶數(shù)值類型的命令及響應(yīng)：
字節(jié)號 | 1 | 2-5 | 6 | 7-8 | 9 | 10-16 | 17-18 | 19-20 | 21 | 22 |
功能 | 起始符 | 功能碼 | 連接符 | 產(chǎn)品序號 | 格式符 | 數(shù)據(jù) | CRC16 | 回車 | 換行 | |
示例 | + | ADDR | + | 01 | = | +026.00 | 低字節(jié) | 高字節(jié) | \r | \n |
主機(jī)向激光甲烷傳感器發(fā)送的第二類型的命令是帶有數(shù)據(jù)值的命令，其格式如上所示，長度固定為22個ASCII碼字符。其命令格式中從第一到第九個字符與查詢命令相同，只是第十到第十六個字符實(shí)際是要發(fā)送給對應(yīng)產(chǎn)品序號的傳感器的數(shù)據(jù)值，如上例即把產(chǎn)品序號26發(fā)送給當(dāng)前產(chǎn)品序號為01的傳感器，其他部份的解釋與查詢類的命令含義相同。請注意，此類命令只能對下表中可讀可寫的命令碼有效。
命令碼 | 功能說明 | 讀寫方式 | 數(shù)據(jù)示例 | 示例說明 |
CONC | 濃度 | 只讀 | +002.03 | 濃度為2.03%VOL |
TRIM | 標(biāo)定氣體溫度 | 只讀 | +025.00 | 進(jìn)行標(biāo)定時的氣體溫度為25攝氏度 |
TRIC | 濃度標(biāo)定 | 可讀可寫 | +001.55 | 標(biāo)定時濃度1.55%VOL |
ERRO | 故障碼 | 只讀 | +082.00 | 故障碼為0x82 |
ZERO | 調(diào)零 | 可讀可寫 | +000.05 | 調(diào)零值為0.05%VOL |
CORR | 校正 | 可讀可寫 | +001.00 | 校正系數(shù)為1.00 |
RECO | 恢復(fù)出廠設(shè)置 | 可讀可寫 | +001.00 | 恢復(fù)出廠設(shè)置 |
ADDR | 設(shè)置產(chǎn)品序號 | 可讀可寫 | +026.00 | 當(dāng)前傳感器的產(chǎn)品序號為26 |
ACTI | 開啟主動測量 | 可讀可寫 | +001.00 | 1表示開啟兩秒一次的主動測量 |
3.2.3狀態(tài)碼
激光甲烷傳感器狀態(tài)碼含義如下表所示：將故障碼以十六進(jìn)制數(shù)進(jìn)行調(diào)整，如故障碼為+0.84.00則為0x84：
狀態(tài)代碼 | 意義 | 說明 |
0X00 | 正常工作狀態(tài) | 正常工作 |
0X01 | 預(yù)留 | |
0X02 | 吸收峰異常 | 吸收峰偏出 |
0X04 | 光強(qiáng)過大 | 光強(qiáng)過大 |
0X08 | 光強(qiáng)過弱 | 光強(qiáng)過弱 |
0X10 | 設(shè)備未鎖定 | 設(shè)備未鎖定 |
0X20 | 環(huán)境溫度傳感器檢測 | 環(huán)境溫度傳感器異常 |
0X40 | 激光器溫度失控 | 激光器溫度異常 |
0X80 | 預(yù)留 |
3.2.4調(diào)零值
如需要對激光甲烷傳感器輸出的調(diào)零值進(jìn)行修改，則有如下命令，舉例：
操作調(diào)零值時，應(yīng)將想要用于調(diào)零的值用命令碼ZERO+01=000.55發(fā)送給產(chǎn)品序號為01的傳感器，產(chǎn)品序號為01的傳感器收到此命令后將以后所有測試中的濃度低于0.55%VOL的濃度值清零輸出，并把大于0.55%VOL的測量值減去0.55%VOL后輸出。
3.2.5校準(zhǔn)系數(shù)
激光甲烷傳感器建議校準(zhǔn)時使用濃度區(qū)間為0.5%VOL-1.0%VOL的標(biāo)準(zhǔn)甲烷氣體，此命令將促使指定產(chǎn)品序號的傳感器內(nèi)部以該濃度時的當(dāng)前計算出來的值強(qiáng)行用一個一次校準(zhǔn)系數(shù)相乘，并用于濃度為1%VOL及一下濃度氣體的測量初始計算，在使用此指令前，應(yīng)保證出廠的默認(rèn)系數(shù)為1.00，以免進(jìn)行校準(zhǔn)計算時已有的非數(shù)值1.00的系數(shù)影響到計算。
首先傳感器需要進(jìn)行標(biāo)定（本傳感器出廠時已進(jìn)行標(biāo)定，詳見3.2.6），例如以2.0%VOL的標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行標(biāo)定，則有標(biāo)定時的標(biāo)準(zhǔn)濃度值為S2=2.00，傳感器的輸出值仍然為S2=2.00%VOL；標(biāo)定完成后，假設(shè)用0.50%VOL的氣體進(jìn)行校準(zhǔn)，則此時校準(zhǔn)點(diǎn)上的標(biāo)準(zhǔn)濃度值S1=0.50%VOL， 而傳感器內(nèi)部校準(zhǔn)系數(shù)為1.00（出廠默認(rèn)，未進(jìn)行校準(zhǔn)狀態(tài)）時的輸出為T1，假設(shè)傳感器輸出值為0.55%VOL，則需要通過校準(zhǔn)命令輸入給傳感器的校準(zhǔn)系數(shù)，校準(zhǔn)系數(shù)計算方式
用于校準(zhǔn)的值即為0.96，此值的合理范圍在0.8到1.2之間，超出此范圍傳感器將不作出反應(yīng)。
3.2.6標(biāo)定命令
當(dāng)需要對濃度值為小宇2.1%VOL并大于1.8%VOL濃度的甲烷氣體時進(jìn)行標(biāo)定（在配合校準(zhǔn)命令使用時，用戶使用的標(biāo)定濃度值和校準(zhǔn)濃度值差值需要大于1%VOL），此命令將促使指定序號的傳感器內(nèi)部以當(dāng)前濃度時的結(jié)果強(qiáng)行計算為指令的濃度值，并把此時的各種測量狀態(tài)以及光的特性進(jìn)行記錄，以使以后的濃度計算中以此作為基準(zhǔn)。
說明：出廠標(biāo)定的濃度默認(rèn)為2.0%VOL，由于標(biāo)定命令對條件要求比較苛刻，現(xiàn)場不建議使用。
3.2.7恢復(fù)出廠設(shè)置的命令：
在其執(zhí)行后將會產(chǎn)生如下效果：
恢復(fù)出廠設(shè)置可以將設(shè)備序號設(shè)為01
恢復(fù)出廠時的激光器內(nèi)部溫度設(shè)置值
恢復(fù)出廠時的標(biāo)定溫度
恢復(fù)出廠時的諧波補(bǔ)償系數(shù)
恢復(fù)出廠時的過渡段補(bǔ)償系數(shù)
恢復(fù)出廠時的波特率設(shè)置
附表一：傳感器有效指令清單
功能描述（見注1說明） | 指令（發(fā)送數(shù)據(jù)） | 返回數(shù)據(jù)（見注1說明） | 返回數(shù)據(jù)含義(本列表均為傳感器地址 01 的產(chǎn)品) |
讀取測試濃度 | +CONC+01=?EB75\r\n | -CONC+01=+000.81B59A | 測量濃度為0.81%VOL |
讀取標(biāo)定氣體溫度 | +TRIM+01=?B7FE\r\n | -TRIM+01=+027.65600E | 標(biāo)定產(chǎn)品時氣體溫度為27.65℃ |
讀取標(biāo)定氣體濃度 | +TRIC+01=?B6D0\r\n | -TRIC+01=+002.003376 | 標(biāo)定產(chǎn)品時氣體溫度為2%VOL |
讀取故障碼 | +ERRO+01=?DD4D\r\n | -ERRO+01=+008.00D5A9 | 故障碼 ‘08’報錯 |
讀取調(diào)零值 | +ZERO+01=?1197\r\n | -ZERO+01=+000.055FD5 | 讀取調(diào)零值為0.05%VOL |
輸入調(diào)零值 (例) | +ZERO+01=+000.069C76\r\n | -ZERO+01=+000.061F04 | 輸入調(diào)零值為0.06%VOL |
讀取校準(zhǔn)系數(shù) | +CORR+01=?35F5\r\n | -CORR+01=+001.006106 | 讀取校準(zhǔn)系數(shù)為1.00 |
輸入校準(zhǔn)系數(shù)（例） | +CORR+01=+001.04E55E\r\n | -CORR+01=+001.0460C5 | 輸入校準(zhǔn)系數(shù)為1.04 |
查詢是否設(shè)置恢復(fù)出廠 | +RECO+01=?7756\r\n | -RECO+01=+000.00ABC1 | 未設(shè)置恢復(fù)出廠 |
恢復(fù)出廠設(shè)置（需重啟，見注3說明） | +RECO+01=+001.00299F\r\n | -RECO+01=+001.00AA3I | 已設(shè)置恢復(fù)出廠 |
讀取傳感器地址 | +ADDR+01=?1AE7\r\n | -ADDR+01=+000.01A62E | 讀取傳感器地址為01 |
設(shè)置傳感器地址（例） | +ADDR+01=+026.00258C\r\n | -ADDR+01=+026.00A62E | 設(shè)置傳感器地址為26 |
開啟主動測量 | +ACTI+01=+001.00414B\r\n | -ACTI+01=+001.00C2E9 | 設(shè)置傳感器主動輸出數(shù)據(jù) |
關(guān)閉主動測量 | +ACTI+01=+000.0040B7\r\n | -ACTI+01=+000.00C315 | 設(shè)置傳感器關(guān)閉輸出數(shù)據(jù) |
注1：本表中功能描述一列中帶‘（例）’的指令與返回數(shù)據(jù)均為示例，使用時應(yīng)與實(shí)際一致。
注2：讀取的數(shù)據(jù)都是動態(tài)的，對應(yīng)產(chǎn)品讀取時對應(yīng)的狀態(tài)。
注3：運(yùn)行恢復(fù)出廠設(shè)置指令后，必須對傳感器斷電至少3秒后重新啟動。
