專利名稱：礦井環(huán)境參數(shù)測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種礦井環(huán)境參數(shù)測(cè)量裝置。
背景技術(shù)：
煤礦井下為了保證空氣流通，降低煤礦災(zāi)害發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，需要對(duì)礦井進(jìn)行通風(fēng)，同時(shí)要安裝風(fēng)速傳感器對(duì)風(fēng)速進(jìn)行監(jiān)測(cè)。煤礦井下的風(fēng)速通常較低以防止吹起大量的粉塵，而一般的風(fēng)速傳感器的測(cè)量下限通常比較高，這樣一來，一般的風(fēng)速傳感器對(duì)煤礦井下的風(fēng)速監(jiān)測(cè)效果就不是很好，其測(cè)量精度較低，而如果選用高精度的風(fēng)速傳感器的話，又額外增加了生產(chǎn)成本。事實(shí)上，在現(xiàn)有技術(shù)中也有采用其他方方式如超聲波換能器或超聲波探頭測(cè)量風(fēng)速的，如授權(quán)公告號(hào)為CN102288781AU的中國發(fā)明專利申請(qǐng)中公開了一種利用超聲波測(cè)量風(fēng)速風(fēng)向的反射式超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀，包括安裝座和布置在安裝上方的反射蓋，反射蓋上具有朝向安裝座的超聲波反射面，在安裝座上固設(shè)有4個(gè)收發(fā)一體的超聲波探頭，4個(gè)超聲波探頭兩兩構(gòu)成一組，兩組超聲波探頭分別布置于正交的兩條軸線上，超聲波探頭的發(fā)射方向均與安裝座的平面呈45°夾角，兩個(gè)對(duì)應(yīng)構(gòu)成一組的超聲波探頭呈V型反射結(jié)構(gòu)布置。測(cè)量時(shí)，由超聲波探頭朝向反射蓋的超聲波反射面發(fā)射超聲波信號(hào)，由同一組內(nèi)的另一個(gè)超聲波探頭接收由超聲波反射面反射的超聲波信號(hào)，從而可以測(cè)量出每組超聲波探頭的超聲波信號(hào)傳播時(shí)間，將測(cè)量得到的時(shí)間帶入相應(yīng)計(jì)算公式中即可計(jì)算得到待測(cè)的風(fēng)速值。這種風(fēng)速儀的測(cè)量精度較高，可以應(yīng)用到煤礦井下對(duì)風(fēng)速進(jìn)行測(cè)量。另外，由于煤礦井下散發(fā)的氣體中多含有CO氣體，為降低風(fēng)險(xiǎn)，需要對(duì)煤礦巷道中的CO濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，多采用CO傳感器監(jiān)測(cè)礦井中的CO濃度。目前，在煤礦井下多是采用分別單獨(dú)安裝風(fēng)速傳感器和CO傳感器的方式對(duì)風(fēng)速及CO濃度進(jìn)行檢測(cè)，這增加了安裝工人的工作量。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種集成度高的用于同時(shí)檢測(cè)風(fēng)速和CO濃度的礦井環(huán)
境參數(shù)測(cè)量裝置。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所提供的礦井環(huán)境參數(shù)測(cè)量裝置的技術(shù)方案是:礦井環(huán)境參數(shù)測(cè)量裝置，包括安裝座，安裝座上固設(shè)有用于檢測(cè)風(fēng)速的風(fēng)速儀以及用于檢測(cè)礦井中CO濃度的CO傳感器，其中，風(fēng)速儀包括固設(shè)在安裝座上方的頂蓋，頂蓋具有朝向安裝座的超聲波反射面，風(fēng)速儀還包括固設(shè)在安裝座上的至少一個(gè)用于測(cè)量超聲波順風(fēng)傳播時(shí)的順流時(shí)間及逆流傳播時(shí)的逆流時(shí)間以測(cè)量風(fēng)速的超聲波換能器組，每個(gè)超聲波換能器組均由呈V型反射結(jié)構(gòu)布置的兩個(gè)收發(fā)一體、且相互交替的作為發(fā)射和接收元件的超聲波換能器構(gòu)成，每個(gè)超聲波換能器均具有朝向所述超聲波反射面的發(fā)射接收端。所述的 CO傳感器布置在同一組的兩超聲波換能器之間，頂蓋的超聲波反射面上具有所述同一組的兩超聲波換能器的發(fā)射接收端對(duì)應(yīng)的反射區(qū)，所述CO傳感器位于所述反射區(qū)的正下方。所述的CO傳感器為電化學(xué)式CO傳感器。所述的頂蓋通過支架支撐固設(shè)在所述安裝座上。本實(shí)用新型的有益之處是:本實(shí)用新型所提供的測(cè)量裝置上既有用于測(cè)量風(fēng)速的風(fēng)速儀，又有用于測(cè)量礦井中CO濃度的CO傳感器，速儀在測(cè)量時(shí)通過超聲波換能器組可以測(cè)量出超聲波在順風(fēng)傳播時(shí)的順流時(shí)間以及超聲波在逆風(fēng)傳播時(shí)的逆流時(shí)間，得到超聲波時(shí)間差，進(jìn)而利用現(xiàn)有的超聲波時(shí)差法測(cè)流體速度的原理，進(jìn)而可以測(cè)得礦井內(nèi)的風(fēng)速大小，這種風(fēng) 速儀采用超聲波測(cè)量，其測(cè)量下限較低，測(cè)量精度高，分辨力較強(qiáng)。本實(shí)用新型所提供的測(cè)量裝置在測(cè)量風(fēng)速的同時(shí)還可以測(cè)量礦井中CO的濃度，整個(gè)測(cè)量裝置的集成度高，便于工人的安裝，減輕了工人的勞動(dòng)量。

圖1是本實(shí)用新型所提供的礦井環(huán)境參數(shù)測(cè)量裝置一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中所示測(cè)量裝置中的風(fēng)速儀的測(cè)量原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，一種礦井環(huán)境參數(shù)測(cè)量裝置的實(shí)施例，該實(shí)施例中的測(cè)量裝置包括安裝座4，安裝座4的頂部具有安裝平面41，安裝座4上固設(shè)有用于檢測(cè)風(fēng)速的風(fēng)速儀以及用于檢測(cè)礦井中CO濃度的CO傳感器2，該CO傳感器2為電化學(xué)式CO傳感器。此處的風(fēng)速儀包括通過支架5支撐固設(shè)在安裝座4上方的頂蓋1，頂蓋I具有朝向安裝座的超聲波反射面11，風(fēng)速儀還包括固設(shè)在安裝座4的安裝平面41上的超聲波換能器組，該超聲波換能器組用于測(cè)量超聲波順風(fēng)傳播時(shí)的順流時(shí)間及逆流傳播時(shí)的逆流時(shí)間以測(cè)量風(fēng)速，超聲波換能器組由呈V型反射結(jié)構(gòu)布置的兩個(gè)收發(fā)一體、且相互交替的作為發(fā)射和接收元件的超聲波換能器3構(gòu)成，每個(gè)超聲波換能器3均具有朝向所述超聲波反射面11的發(fā)射接收端，在頂蓋的超聲波反射面上具有與兩超聲波換能器的發(fā)射接收端對(duì)應(yīng)的反射區(qū)，每個(gè)超聲波換能器3的軸線與安裝座4的安裝平面41的夾角為30°。因?yàn)镃O傳感器壁超聲波換能器的體積大，為節(jié)約安裝空間，將CO傳感器2布置在兩個(gè)超聲波換能器3之間，且該CO傳感器2位于頂蓋的超聲波反射面的反射區(qū)的正下方。如圖2所示，兩超聲波換能器3呈V形反射結(jié)構(gòu)布置，每個(gè)超聲波換能器3的發(fā)射接收端與頂蓋I的超聲波反射面11上的對(duì)應(yīng)反射點(diǎn)的距離為L，超聲波傳播速度為Cf，風(fēng)速為V，聲道角Θ，測(cè)量時(shí)，兩個(gè)超聲波換能器相互交替的作為發(fā)射和接受元件，這樣可以測(cè)量超聲波在順風(fēng)傳播時(shí)的順流時(shí)間h以及超聲波在逆風(fēng)傳播時(shí)的逆流時(shí)間t2，得到超聲波.2v/,cos 沒
時(shí)間差A(yù)t，，此時(shí)，根據(jù)時(shí)差法超聲波測(cè)量流速的基本公式Δ/= 2 (其中，
L,/
2Lcos Θ為根據(jù)超聲波換能器組中超聲波換能器的布局所測(cè)量得到的超聲波傳播聲程)，上述時(shí)間差A(yù)t由高精度的計(jì)時(shí)芯片測(cè)量，而超聲波傳播速度SCf則可根據(jù)補(bǔ)償計(jì)算得到，進(jìn)而可以計(jì)算得到風(fēng)速V的大小。利用時(shí)差法超聲波測(cè)量風(fēng)速的風(fēng)速儀的測(cè)量下限較低，提高了對(duì)風(fēng)速的分辨力，實(shí)現(xiàn)0.lm/s-20m/s范圍內(nèi)的風(fēng)速可靠測(cè)量，測(cè)量誤差可達(dá)2%FS。而使用電化學(xué)式CO傳感器可以測(cè)量礦井中CO濃度，這種電化學(xué)式CO傳感器可實(shí)現(xiàn)0-500ppm范圍內(nèi)的CO測(cè)量,并可擴(kuò)展至IOOOppm,可實(shí)現(xiàn)Ippm的分辨力。利用本實(shí)用新型所提供的測(cè)量裝置對(duì)礦井環(huán)境進(jìn)行測(cè)量時(shí)，可以同時(shí)對(duì)風(fēng)速及CO濃度進(jìn)行測(cè)量，集成度較高，便于在礦井中進(jìn)行安裝。且本實(shí)施例所提供的測(cè)量的各部件均固設(shè)在安裝座上，無可動(dòng)部件，可有效避免長期使用過程中因結(jié)構(gòu)松動(dòng)而導(dǎo)致測(cè)量誤差增加的問題。在本實(shí)施例中，CO傳感器布置在兩超聲波換能器之間，且位于與兩超聲波換能器3的發(fā)射接收端對(duì)應(yīng)的反射區(qū)的正下方，這樣可以對(duì)同一區(qū)域內(nèi)的環(huán)境進(jìn)行風(fēng)速和CO濃度的測(cè)量，進(jìn)而可以提高本實(shí)施例所提供的測(cè)量裝置對(duì)礦井環(huán)境的檢測(cè)效果。在其他實(shí)施例中，也可以將此處，將CO傳感器固設(shè)在安裝座的安裝平面的其他位置處，同樣可以起到同時(shí)檢測(cè)風(fēng)速和CO濃度的效果。在本實(shí)施例中，在安裝座的安裝平面上僅設(shè)置有一個(gè)超聲波換能器組，在其他實(shí)施例中，也可以如現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)置兩個(gè)或多個(gè)超聲波換能器組，此時(shí)，可以對(duì)各組所測(cè)量計(jì)算得到的風(fēng)速取平均值，進(jìn)而可以提高風(fēng)速儀的測(cè)量精度。在本實(shí)施例中，超聲波換能器的軸線與安裝座的安裝平面之間的夾角為30°，在其他實(shí)施例中，超聲波換能器的軸線與安裝座的安裝平面之間的夾角也可以為45°或其他角度，只要能夠 進(jìn)行正常測(cè)量即可。
權(quán)利要求1.礦井環(huán)境參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于:包括安裝座，安裝座上固設(shè)有用于檢測(cè)風(fēng)速的風(fēng)速儀以及用于檢測(cè)礦井中CO濃度的CO傳感器，其中，風(fēng)速儀包括固設(shè)在安裝座上方的頂蓋，頂蓋具有朝向安裝座的超聲波反射面，風(fēng)速儀還包括固設(shè)在安裝座上的至少一個(gè)用于測(cè)量超聲波順風(fēng)傳播時(shí)的順流時(shí)間及逆流傳播時(shí)的逆流時(shí)間以測(cè)量風(fēng)速的超聲波換能器組，每個(gè)超聲波換能器組均由呈V型反射結(jié)構(gòu)布置的兩個(gè)收發(fā)一體、且相互交替的作為發(fā)射和接收元件的超聲波換能器構(gòu)成，每個(gè)超聲波換能器均具有朝向所述超聲波反射面的發(fā)射接收端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井環(huán)境參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于:所述的CO傳感器布置在同一組的兩超聲波換能器之間，頂蓋的超聲波反射面上具有所述同一組的兩超聲波換能器的發(fā)射接收端對(duì)應(yīng)的反射區(qū)，所述CO傳感器位于所述反射區(qū)的正下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的礦井環(huán)境參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于:所述的CO傳感器為電化學(xué)式CO傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的礦井環(huán)境參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于:所述的頂蓋通過支架支撐固設(shè)在所 述 安裝座上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種礦井環(huán)境參數(shù)測(cè)量裝置，包括安裝座，安裝座上固設(shè)有用于檢測(cè)風(fēng)速的風(fēng)速儀以及用于檢測(cè)礦井中CO濃度的CO傳感器，風(fēng)速儀包括固設(shè)在安裝座上方的頂蓋，頂蓋具有朝向安裝座的超聲波反射面，風(fēng)速儀還包括固設(shè)在安裝座上的至少一個(gè)用于測(cè)量超聲波順風(fēng)傳播時(shí)的順流時(shí)間及逆流傳播時(shí)的逆流時(shí)間以測(cè)量風(fēng)速的超聲波換能器組，每個(gè)超聲波換能器組均由呈V型反射結(jié)構(gòu)布置的兩個(gè)收發(fā)一體、且相互交替的作為發(fā)射和接收元件的超聲波換能器構(gòu)成，每個(gè)超聲波換能器均具有朝向所述超聲波反射面的發(fā)射接收端。上述測(cè)量裝置在測(cè)量風(fēng)速的同時(shí)還可以測(cè)量礦井中CO的濃度，整個(gè)測(cè)量裝置的集成度高，便于工人的安裝，減輕了工人的勞動(dòng)量。
文檔編號(hào)G01N27/26GK203117223SQ20132012545
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月19日
發(fā)明者劉東旭, 李波, 趙靜濤, 黎智 申請(qǐng)人:鄭州光力科技股份有限公司