現代測量技術涉及到眾多的非電量,如重量、加速度、力和力矩、壓力等力學量或者其它一些等化學量。這些物理量進行直接測量時非常困難或者不方便,需用一種轉換裝置將其轉化為易于測量、傳輸和處理的電量,這種裝置就是傳感器，其中壓力傳感器在工業現場中應用非常廣泛。壓力傳感器檢測技術是以獲取壓力信號,同時再經一些轉換電路轉換為電信號,進行顯示或提供給控制電路,以達到過程控制的目的裝置[1]。

　　1．問題提出

煤礦發生瓦斯突出后會向采掘空間涌出大量的瓦斯,很容易達到爆炸極限,一旦達到爆炸極限再遇上火源就會發生爆炸,改變了突出事故的性質。所以在發生突出后*時間內切斷電源是防止事故擴大化的一條有效途徑[2]。如何正確的反映瓦斯超限是因為瓦斯突出還是普通意義上的瓦斯超限,在鑒別是壓力傳感器可以起到很大的作用。當瓦斯突出的瞬間，工作面的氣壓會有很大變化,利用壓力傳感器測得壓力數據轉化為電信號，電信號經過處理后傳輸到單片機，由單片機控制斷電的范圍，達到防止爆炸的目的。

　　2. 壓力傳感器介紹

電容式傳感器是將被測量（如尺寸、壓力等）的變化轉換成電容變化量的一種傳感器，它具有溫度穩定性好、結構簡單、適應性強、動態響應性好、可以實現非接觸測量等一系列優點，可以實現微壓、微力、微小位移、加速度等的測量，在工業生產，現實生活在應用廣泛。本文采用的是變極距型電容式傳感器--單只變極距型電容壓力傳感器。

　　2.1 工作原理

單只變極距型電容壓力傳感器結構如下圖，其結構由一個固定電極和膜片電極構成電容。由于膜片電極很薄，在外壓力的作用下向固定電極方向呈球狀突起，改變電容的極距，使電容量發生變化。在測氣體壓力時，氣體壓力（P）作用于彈性膜（動極板），使彈性膜片產生位移，導致電容量變化。

　　2.2 測量電路

變極距型電容式傳感器的極距變化與電容變化量成非線性關系，使電容式傳感器的應用受到了一定的限制。采用比例運算放大器電路，可以使輸出電壓與位移的關系轉換為線性關系。如下圖所示，反饋回路中的Cx 為極距變化型電容式傳感器的輸入電路，采用固定電容Ci，Ui 為穩定的工作電壓。由于放大器的高輸入阻抗和高增益特性，比例器的運算關系如下，可得到輸出電壓與電容傳感器的間隙成線性關系。

　　3. 瓦斯突出處理方法

在發生瓦斯突出事故后，首先應停止事故區一切非本質安全工作設備工作，然后在井口周圍和井下設置瓦斯傳感器,監測井口周圍及井內瓦斯濃度。恢復主井井口局部通風機和風筒,向井筒內供風,在可控范圍內排放井筒內瓦斯。利用轉載膠帶機巷掘進巷道貫通主井裝載硐室,作為事故搶險通道和處理瓦斯通道。探明災區人員及災情,縮短瓦斯排放時間。利用地面風井負壓系統和巷道局部通風機風壓排放主井井筒內瓦斯。井筒內瓦斯降至安全濃度后,由礦山救護隊進入主井探險,恢復地面絞車提升系統,搶救遇險人員[3]。

　　4. 應急處理系統設計

4.1 系統組成

系統結構組成如所示。單只變極距型電容壓力傳感器用于壓力測量,由放大器組成的測量電路來完成壓力信號到電信號的轉化,以便于進行轉換控制,由測量電路得到電壓通過比較器進行比較，比較器有多個輸出又來表示瓦斯突出的程度,其輸出量作為單片機P1 口的輸入，單片機實時讀取P1 口的狀態，執行子程序控制繼電器的開通于關斷控制停電.

4.2 軟件設計系統程序有主程序和 3 個子程序構成。MCS-51 單片機執行主程序不斷讀取P1 口的狀態，然后送入CPU 進行判斷確定是否有瓦斯突出。瓦斯突出（一般情況、嚴重情況和特別嚴重情況）分三種情況，根據傳感器測出的壓力大小而定，高電平“1”表示有瓦斯突出，單片機控制繼電器的開合，進行開通和關斷電源的控制。比較器的三個輸出分別輸入P1.0 口、P1.1 口和P1.2

5.實例分析以安陽龍山礦為例，如圖4“龍山礦瓦斯突出事故停電范圍示意圖” [2]。2006 年5 月1日,23061 掘進工作而發生小型突出，突出煤量32 噸,瓦斯涌出瓦斯量 542 立方米，沖擊波速度為155 米每秒，如果安裝上高強度反向風門，*可以抵抗此次突出的沖擊，所以就沒必要停掉整個23 采區的電源，只需要根據瓦斯傳感器的反應停掉反向風門以里至工作面的電源即可，如圖中淺色巷道所示。當發生大型的突出后，防突設施皆無法抗拒沖擊波的沖擊，壓力傳感器發揮作用，產生動作，停掉整個23 采區的電源，傳感器的共同應用,比單一使用瓦斯傳感器來控制斷電要更,可以做到不盲目斷電,避免不必要的損失。

6. 結語

本系統中所介紹的單只變極距型電容壓力傳感器與MCS-51 單片機組成的系統,具有成本低、體積小、可靠性高和使用簡單方便等優點，而且可以和微機遠距離通信。

　　突出的強度量化從來都是一個不確定的因素,突出沖擊波和瓦斯涌出量的關系也是不確定的,也就是說,某地點發生突出,有可能沖擊波把風門破壞,但是突出的瓦斯量并不大,未造成大面積逆風;也有可能發生同樣突出煤量的突出,風門同樣被破壞,但是突出的瓦斯量很大,造成大面積逆風,甚至是一翼或者全礦井,所以壓力傳感器的斷電范圍還是不足以滿足此類型突出狀況,有待進一步的探討和研究[2]。如果把壓力傳感器與瓦斯