CN202814921U - 一种甲烷浓度在线检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种甲烷浓度在线检测装置，包括供待测气体流过的测量管，该测量管上固连有与测量管相连通的供测量管中的待测气体自由扩散的静速管，在静速管上布置有向静速管中发射并接收超声波以用于测量超声波传播速度的超声波换能器。本专利所提供的在线检测装置中使用的静速管的结构简单，可以直接应用在煤矿井下等测量场所，实现对甲烷浓度实时的在线检测。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种甲烷浓度在线检测装置。
背景技术
煤矿井下环境中甲烷浓度的测量一般采用催化元件，在实际应用中由于易受到水汽和其它气体的干扰，必须至少7天标校一次，工作量大、维护繁琐；另外，矿井下的瓦斯抽采管道内的瓦斯含量较高，对它的监测则常采用热导方法和红外测量方法，但这两种方法测量结果极易受水汽和粉尘的影响，由于瓦斯抽采管道内的气体是从煤层中抽出来的，势必含尘、含水，因此，上述两种方法在这样的环境下应用是有很大的局限性的。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种甲烷浓度在线检测装置，以解决现有技术中测量甲烷浓度结果受水汽和其它杂质干扰的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型所提供的甲烷浓度在线检测装置采用如下技术方案：一种甲烷浓度在线检测装置，包括供待测气体流过的测量管，该测量管上固连有与测量管相连通的供测量管中的待测气体自由扩散的静速管，在静速管上布置有向静速管中发射并接收超声波以用于测量超声波传播速度的超声波换能器。
所述的静速管通过扩散管与测量管相连通。
所述的静速管上的超声波换能器在静速管轴向两端布置有两个，所述两个超声波换能器中的其中一个为发射元件、另一个为接收元件。
所述的静速管上的超声波换能器在静速管轴向两端布置有两个，所述两个超声波换能器呈收发一体结构、且相互交替作为发射和接收元件。
所述的静速管上的超声波换能器呈收发一体结构，所述呈收发一体结构的超声波换能器布置在静速管轴向一端，在静速管轴向另一端布置有用于反射从超声波换能器中发射的超声波的反射部。
本实用新型的有益效果是：本实用新型所提供的甲烷浓度在线检测装置中，在测量管上固连有供测量管中的待测气体自由扩散的静速管，在静速管中布置有用于测量超声波在静速管的气体中的传播速度的超声波换能器，测量时，待测气体在流过测量管时自由扩散到静速管中，静速管中不存在压差，这样在静速管中可以直接测量计算得到的超声波在静止状态下的待测气体中的传播速度，由于静速管和测量管的环境因素如气体组分、温度、压力等均一致，可以认为在静速管中测量计算得到的超声波传播速度即为超声波在测量管中的待测流体静态下的传播速度，避免气体组分对超声波传播速度测量计算时的影响，省去需要进行针对各环境因素而进行的补偿计算，实现时差法超声波测气体流量的自补偿，使得可以快捷、准确的得到超声波传播速度，在将其代入相应计算公式中后，即可得到待测的甲烷浓度。本实用新型所提供的在线检测装置所使用的压力小、功耗小，可以直接应用在煤矿井下等测量场所，实现对甲烷浓度实施的在线检测，避免测量结果延迟而导致危险系数提高。因为采用声波测量，所以可以同时避免受水汽或其他杂质的干扰。
附图说明
图1是本实用新型所提供的甲烷浓度在线检测装置一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
一种甲烷浓度在线检测方法的实施例，该实施例中的在线检测方法为：使待测气体在流过测量管时自由扩散到与测量管相连通的静速管中，该静速管上布置有向静速管中发射并接收超声波的超声波换能器，根据静速管上超声波换能器的布局获得超声波在静速管中传播的声程，由静速管中的超声波换能器发射并接收超声波以获得超声波在声程中的实际传播时间，由声程除以超声波在静速管中的实际传播时间即可得到超声波传播速度Cf，将Cf代入甲烷浓度计算公式中，得到待测气体中的甲烷浓度。
上述检测方法中的布局可以根据实际情况布置，例如可以采用下述三种布局形式：
静速管上的超声波换能器的布局1为：所述静速管上的超声波换能器在静速管轴向两端布置有两个，所述静速管上的两个超声波换能器中的其中一个为发射元件、另一个为接收元件。
静速管上的超声波换能器的布局2为：所述静速管上的超声波换能器在静速管轴向两端布置有两个，所述静速管上的两个超声波换能器呈收发一体结构、且相互交替作为发射和接收元件。
静速管上的超声波换能器的布局3为：所述静速管上的超声波换能器呈收发一体结构，所述静速管上的呈收发一体结构的超声波换能器布置在静速管轴向一端，在静速管轴向另一端布置有用于反射从超声波换能器中发射的超声波的反射部。
在上述列举的布局1和布局2中，静速管上的超声波换能器均采用对射结构，在其他实施例中，静速管上的超声波换能器还可以采用V型反射结构布局或其他布局，只要可以测量出超声波在静速管中的声程及传播时间即可。
在上述检测方法中，超声波在静速管中的实际传播时间是由测量到的超声波在静速管中的发射元件和接收元件之间的传播时间减去测量电路中的延迟时间而得到的。
上述时差法超声波流量检测方法适用于煤矿瓦斯抽放管道和天然气计量，也适用于其他环境下的气体流量测量，特别是对超声波传播速度影响较大的气体的测量。
事实上，因为超声波的传播速度受传输介质的影响，不同介质中超声波的传播速度不同。上述检测方法的原理就是依据超声波在不同浓度甲烷中的传播速度不同，则超声波的传播时间也不同，从而通过测量超声波的传播时间而计算出甲烷浓度。
下面结合附图介绍一种用于实施上述检测方法的甲烷浓度在线检测装置的实施例，该实施例中的在线检测装置包括待测气体流过的测量管4，该测量管4上固连有与测量管相连通的供测量管中的待测气体自由扩散的静速管5，静速管5通过扩散管6固连在测量管上，且静速管5通过扩散管6与测量管4相连通，此处的扩散管6沿静速管轴向布置有两个，且这两个扩散管相距较近以防止静速管中出现气体波动。在静速管5上布置有向静速管中发射并接收超声波以用于测量超声波传播速度Cf的超声波换能器1和2，此处的静速管中的超声波换能器的布局为：所述静速管上的超声波换能器在静速管轴向两端布置有两个，所述静速管上的两个超声波换能器中的其中一个为发射元件、另一个为接收元件。
上述实施例中，静速管上的超声波换能器的布局还可以为：所述静速管上的超声波换能器在静速管轴向两端布置有两个，所述静速管上的两个超声波换能器呈收发一体结构、且相互交替作为发射和接收元件。
或者采用如下布局：所述静速管上的超声波换能器呈收发一体结构，所述静速管上的呈收发一体结构的超声波换能器布置在静速管轴向一端，在静速管轴向另一端布置有用于反射从超声波换能器中发射的超声波的反射部。
在上述列举的布局中，静速管上的超声波换能器均采用对射结构，在其他实施例中，静速管上的超声波换能器还可以采用V型反射结构布局或其他布局，只要可以测量出超声波在静速管中的声程及传播时间即可。
Claims (5)
1.一种甲烷浓度在线检测装置，其特征在于，包括供待测气体流过的测量管，该测量管上固连有与测量管相连通的供测量管中的待测气体自由扩散的静速管，在静速管上布置有向静速管中发射并接收超声波以用于测量超声波传播速度的超声波换能器。
2.根据权利要求1所述的甲烷浓度在线检测装置，其特征在于，所述的静速管通过扩散管与测量管相连通。
3.根据权利要求1或2所述的甲烷浓度在线检测装置，其特征在于，所述的静速管上的超声波换能器在静速管轴向两端布置有两个，所述两个超声波换能器中的其中一个为发射元件、另一个为接收元件。
4.根据权利要求1或2所述的甲烷浓度在线检测装置，其特征在于，所述的静速管上的超声波换能器在静速管轴向两端布置有两个，所述两个超声波换能器呈收发一体结构、且相互交替作为发射和接收元件。
5.根据权利要求1或2所述的甲烷浓度在线检测装置，其特征在于，所述的静速管上的超声波换能器呈收发一体结构，所述呈收发一体结构的超声波换能器布置在静速管轴向一端，在静速管轴向另一端布置有用于反射从超声波换能器中发射的超声波的反射部。
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2012
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