CN211373731U - 一种管道式超声波瓦斯流量测定仪 - Google Patents

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CN211373731U CN201922226794.4U CN201922226794U CN211373731U CN 211373731 U CN211373731 U CN 211373731U CN 201922226794 U CN201922226794 U CN 201922226794U CN 211373731 U CN211373731 U CN 211373731U
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霍中刚
马建
舒龙勇
温良
苗可彬
侯金玲
刘香兰
刘学
张慧杰
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Abstract

本实用新型涉及一种管道式超声波瓦斯流量测定仪，所述测定仪包括导流管、显示屏、第一流量传感器、第二流量传感器、温度传感器和微处理器，所述显示器上设有集成电路板、电池和充电数据共用串口，所述电池为瓦斯流量测定仪提供电源支持，所述集成电路板内置MAX35104时间数字转换芯片，所述导流管两端设置法兰盘，导流管通过法兰盘分别与瓦斯抽采管连接，贯通瓦斯抽采管，所述第一流量传感器与第二流量传感器之间的连线与导流管轴线呈一定夹角θ，本实用新型管道式超声波瓦斯流量测定仪可长时间测量抽采管道中气体的流量，安装方便、测量准确，相比以往利用差压原理测量流量的仪器，不会对管道中的气体形成阻碍，不影响正常抽采。

Description

一种管道式超声波瓦斯流量测定仪
技术领域
本实用新型涉及煤层瓦斯抽采基础参数测定技术领域，特别是涉及一种管道式超声波瓦斯流量测定仪。
背景技术
瓦斯抽采管路的流量测定是预抽效果检验的基础数据，煤矿井下瓦斯抽采管路流量检测主要采用孔板流量计、皮托管流量计、V锥流量计、涡街流量计等方法，普遍存在低流速条件下测量精度低、准确性差的问题，此外大多数流量测定大多数是基于差压原理，会对抽采管路形成一定的阻碍，增加管路的阻力，为了解决瓦斯抽采管路的流量测定问题，本申请提供一种管道式超声波瓦斯流量测定仪，本申请的瓦斯流量测定仪不会对管道中的气体形成阻碍，不影响正常抽采。
发明内容
针对当前瓦斯抽采管路流量测定对抽采管路产生阻碍，增加管路的阻力这一技术问题，本实用新型提供一种管道式超声波瓦斯流量测定仪及测定方法。
一种管道式超声波瓦斯流量测定仪，所述测定仪包括导流管、显示屏、第一流量传感器、第二流量传感器、温度传感器和微处理器，所述显示屏上设有集成电路板、电池和充电数据共用串口，所述电池为瓦斯流量测定仪提供电源支持，所述集成电路板内置时间数字转换芯片，所述第一流量传感器和第二流量传感器与时间数字转换芯片连接，所述微处理器与时间数字转换芯片通信连接，所述导流管两端设置法兰盘，导流管通过法兰盘分别与瓦斯抽采管连接，贯通瓦斯抽采管，所述第一流量传感器、第二流量传感器和温度传感器设置在导流管内，所述第一流量传感器和第二流量传感器内置有超声波收发两用换能器，第一流量传感器设置在导流管内瓦斯流入端，第二流量传感器设置在导流管内瓦斯流出端，所述第一流量传感器与第二流量传感器之间的连线与导流管轴线呈一定夹角θ。
进一步地，所述的时间数字转换芯片为MAX35104时间数字转换芯片。
进一步地，所述测定仪具有独立的存储单元。
进一步地，所述测定仪具有唯一的地址编码。
进一步地，所述测定仪还包括手持仪，所述手持仪与瓦斯流量测定仪通讯连接，可以采集测定仪中存储的数据。
进一步地，所述导流管的直径与瓦斯抽采管直径相同。
有益效果：本实用新型的管道式超声波瓦斯流量测定仪可用于煤矿井下抽采管路中长时间测量管路气体流量，相比于以往的压差式流量测定仪器，基于管道式超声波瓦斯流量测定仪中无节流件，不会对抽采管路形成影响，且安装方便、测量准确。
附图说明
图1为本实用新型管道式超声波瓦斯流量测定仪安装示意图；
图2为本实用新型管道式超声波瓦斯流量测定仪安装结构图；
图3为本实用新型管道式超声波瓦斯流量测定仪超声波测流量的原理图。
其中，1、导流管，2、显示屏，3、第一流量传感器，4、第二流量传感器，5、温度传感器， 6、法兰盘，7、微控制器MUC，8、MAX35104时间数字转换芯片，9、模拟开关，10、瓦斯抽采管。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
参见附图1-3所示，一种管道式超声波瓦斯流量测定仪，所述测定仪包括导流管1、显示屏2、第一流量传感器3、第二流量传感器4、温度传感器5和微处理器MUC7，所述显示屏上设有集成电路板、电池和充电数据共用串口，所述电池为瓦斯流量测定仪提供电源支持，所述集成电路板内置时间数字转换芯片，所述第一流量传感器3和第二流量传感器4与时间数字转换芯片连接，所述微处理器MUC7与时间数字转换芯片通信连接，所述导流管两端设置法兰盘6，导流管1通过法兰盘6分别与瓦斯抽采管10连接，贯通瓦斯抽采管，所述第一流量传感器3、第二流量传感器4和温度传感器5设置在导流管1内，所述第一流量传感器和第二流量传感器内置有超声波收发两用换能器，第一流量传感器3设置在导流管1内瓦斯流入端，第二流量传感器4设置在导流管5内瓦斯流出端，所述第一流量传感器3与第二流量传感器4之间的连线与导流管轴线呈一定夹角θ。
所述的时间数字转换芯片为MAX35104时间数字转换芯片8，所述测定仪具有独立的存储单元，所述测定仪具有唯一的地址编码，所述测定仪还包括手持仪，所述手持仪与瓦斯流量测定仪通讯连接，可以采集测定仪中存储的数据，采集的数据可实时显示在屏幕上。
当开始测量时，微处理器控制时间数字转换芯片MAX35104产生200kHz的脉冲信号触发上游换能器发射超声波信号，下游换能器收到超声波信号后完成一次顺流传播时间的测量，由时间数字转换芯片MAX35104控制模拟开关9将上下游换能器进行切换，即下游换能器发出超声波，上游换能器接收，完成一次逆流时间测量，这样便可测定时间差。
一种采用管道式超声波瓦斯流量测定仪的测定方法，所述测定方法包括以下步骤：
步骤1、安装瓦斯流量测定仪，在需要测定流量的抽采管10上安装所述管道式超声波瓦斯流量测定仪，通过所述汇流管上的法兰盘与抽采管道相连接，在抽采管道和法兰盘接触位置设置垫圈以防止漏气；
步骤2、运行瓦斯流量测定仪，点击显示屏屏幕上的开始，开始测定管路中气体的流量，显示屏实时显示气体流量上，若要查看一段时间内的累计流量，只需要通过屏幕输入时间段，即可求得这一段时间内的累计流量，获取抽采管道中的瓦斯流量；
基于MAX35104管道式超声波瓦斯流量测定仪是利用声波在流体中顺流、逆流传播相同距离时存在时间差，而传播时间的差异与被测流体的流动速度有关系，因此通过微处理器MUC7 控制芯片MAX35104测出时间的差异就可以得出流体的流速，通过模拟开关9控制装置的开与关。MAX35104是新款时间数字转换芯片，可精确测定时间差，此外还集成了超声波气体流量测量所需要的信号发射和信号处理模拟部分，
瓦斯流量具体包括计算步骤如下：
步骤2.1、获取管道中气体的传播速度，计算公式如下：
Figure DEST_PATH_GDA0002567718300000031
式中，V为管道中气体的传播速度；tAB为顺流时超声波的传播时间；tBA为逆流时超声波的传播时间；θ为声道与管道轴线的夹角；
步骤2.2、根据管道中气体的传播速度，获取瞬时体积流量：
Figure DEST_PATH_GDA0002567718300000032
式中：V为管道中气体的传播速度；D为导流管的直径；K为流量修正系数，
Figure DEST_PATH_GDA0002567718300000033
步骤2.3、根据瞬时体积流量获取任意时间段内的累计流量：
Q累＝∫Qdt
式中，Q累为时间段内的累计流量。
本实用新型管道式超声波瓦斯流量测定仪可长时间测量抽采管道中气体的流量，安装方便、测量准确，相比以往利用差压原理测量流量的仪器，不会对管道中的气体形成阻碍，不影响正常抽采。
当然，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种管道式超声波瓦斯流量测定仪，其特征在于：所述测定仪包括导流管、显示屏、第一流量传感器、第二流量传感器、温度传感器和微处理器，所述显示屏上设有集成电路板、电池和充电数据共用串口，所述电池为瓦斯流量测定仪提供电源支持，所述集成电路板内置时间数字转换芯片，所述第一流量传感器和第二流量传感器与时间数字转换芯片连接，所述微处理器与时间数字转换芯片通信连接，所述导流管两端设置法兰盘，导流管通过法兰盘分别与瓦斯抽采管连接，贯通瓦斯抽采管，所述第一流量传感器、第二流量传感器和温度传感器设置在导流管内，所述第一流量传感器和第二流量传感器内置有超声波收发两用换能器，第一流量传感器设置在导流管内瓦斯流入端，第二流量传感器设置在导流管内瓦斯流出端，所述第一流量传感器与第二流量传感器之间的连线与导流管轴线呈一定夹角θ。
2.根据权利要求1所述的一种管道式超声波瓦斯流量测定仪，其特征在于，所述的时间数字转换芯片为MAX35104时间数字转换芯片。
3.根据权利要求1所述的一种管道式超声波瓦斯流量测定仪，其特征在于，所述测定仪具有独立的存储单元。
4.根据权利要求1所述的一种管道式超声波瓦斯流量测定仪，其特征在于，所述测定仪具有唯一的地址编码。
5.根据权利要求1所述的一种管道式超声波瓦斯流量测定仪，其特征在于，所述测定仪还包括手持仪，所述手持仪与瓦斯流量测定仪通讯连接，可以采集测定仪中存储的数据。
6.根据权利要求1所述的一种管道式超声波瓦斯流量测定仪，其特征在于，所述导流管的直径与瓦斯抽采管直径相同。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115586738A (zh) * 2022-11-25 2023-01-10 成都千嘉科技股份有限公司 一种超声波流量计的开关电路及其控制方法

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