专利名称：矿井环境参数测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种矿井环境参数测量装置。
背景技术：
煤矿井下为了保证空气流通，降低煤矿灾害发生的风险，需要对矿井进行通风，同时要安装风速传感器对风速进行监测。煤矿井下的风速通常较低以防止吹起大量的粉尘，而一般的风速传感器的测量下限通常比较高，这样一来，一般的风速传感器对煤矿井下的风速监测效果就不是很好，其测量精度较低，而如果选用高精度的风速传感器的话，又额外增加了生产成本。事实上，在现有技术中也有采用其他方方式如超声波换能器或超声波探头测量风速的，如授权公告号为CN102288781AU的中国发明专利申请中公开了一种利用超声波测量风速风向的反射式超声波风速风向仪，包括安装座和布置在安装上方的反射盖，反射盖上具有朝向安装座的超声波反射面，在安装座上固设有4个收发一体的超声波探头，4个超声波探头两两构成一组，两组超声波探头分别布置于正交的两条轴线上，超声波探头的发射方向均与安装座的平面呈45°夹角，两个对应构成一组的超声波探头呈V型反射结构布置。测量时，由超声波探头朝向反射盖的超声波反射面发射超声波信号，由同一组内的另一个超声波探头接收由超声波反射面反射的超声波信号，从而可以测量出每组超声波探头的超声波信号传播时间，将测量得到的时间带入相应计算公式中即可计算得到待测的风速值。这种风速仪的测量精度较高，可以应用到煤矿井下对风速进行测量。另外，由于煤矿井下散发的气体中多含有CO气体，为降低风险，需要对煤矿巷道中的CO浓度进行监测，多采用CO传感器监测矿井中的CO浓度。目前，在煤矿井下多是采用分别单独安装风速传感器和CO传感器的方式对风速及CO浓度进行检测，这增加了安装工人的工作量。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种集成度高的用于同时检测风速和CO浓度的矿井环
境参数测量装置。为实现上述目的，本实用新型所提供的矿井环境参数测量装置的技术方案是:矿井环境参数测量装置，包括安装座，安装座上固设有用于检测风速的风速仪以及用于检测矿井中CO浓度的CO传感器，其中，风速仪包括固设在安装座上方的顶盖，顶盖具有朝向安装座的超声波反射面，风速仪还包括固设在安装座上的至少一个用于测量超声波顺风传播时的顺流时间及逆流传播时的逆流时间以测量风速的超声波换能器组，每个超声波换能器组均由呈V型反射结构布置的两个收发一体、且相互交替的作为发射和接收元件的超声波换能器构成，每个超声波换能器均具有朝向所述超声波反射面的发射接收端。所述的 CO传感器布置在同一组的两超声波换能器之间，顶盖的超声波反射面上具有所述同一组的两超声波换能器的发射接收端对应的反射区，所述CO传感器位于所述反射区的正下方。所述的CO传感器为电化学式CO传感器。所述的顶盖通过支架支撑固设在所述安装座上。本实用新型的有益之处是:本实用新型所提供的测量装置上既有用于测量风速的风速仪，又有用于测量矿井中CO浓度的CO传感器，速仪在测量时通过超声波换能器组可以测量出超声波在顺风传播时的顺流时间以及超声波在逆风传播时的逆流时间，得到超声波时间差，进而利用现有的超声波时差法测流体速度的原理，进而可以测得矿井内的风速大小，这种风 速仪采用超声波测量，其测量下限较低，测量精度高，分辨力较强。本实用新型所提供的测量装置在测量风速的同时还可以测量矿井中CO的浓度，整个测量装置的集成度高，便于工人的安装，减轻了工人的劳动量。
图1是本实用新型所提供的矿井环境参数测量装置一种实施例的结构示意图；图2是图1中所示测量装置中的风速仪的测量原理图。
具体实施方式
如图1所示，一种矿井环境参数测量装置的实施例，该实施例中的测量装置包括安装座4，安装座4的顶部具有安装平面41，安装座4上固设有用于检测风速的风速仪以及用于检测矿井中CO浓度的CO传感器2，该CO传感器2为电化学式CO传感器。此处的风速仪包括通过支架5支撑固设在安装座4上方的顶盖1，顶盖I具有朝向安装座的超声波反射面11，风速仪还包括固设在安装座4的安装平面41上的超声波换能器组，该超声波换能器组用于测量超声波顺风传播时的顺流时间及逆流传播时的逆流时间以测量风速，超声波换能器组由呈V型反射结构布置的两个收发一体、且相互交替的作为发射和接收元件的超声波换能器3构成，每个超声波换能器3均具有朝向所述超声波反射面11的发射接收端，在顶盖的超声波反射面上具有与两超声波换能器的发射接收端对应的反射区，每个超声波换能器3的轴线与安装座4的安装平面41的夹角为30°。因为CO传感器壁超声波换能器的体积大，为节约安装空间，将CO传感器2布置在两个超声波换能器3之间，且该CO传感器2位于顶盖的超声波反射面的反射区的正下方。如图2所示，两超声波换能器3呈V形反射结构布置，每个超声波换能器3的发射接收端与顶盖I的超声波反射面11上的对应反射点的距离为L，超声波传播速度为Cf，风速为V，声道角Θ，测量时，两个超声波换能器相互交替的作为发射和接受元件，这样可以测量超声波在顺风传播时的顺流时间h以及超声波在逆风传播时的逆流时间t2，得到超声波.2v/,cos 沒
时间差At，，此时，根据时差法超声波测量流速的基本公式Δ/= 2 (其中，
L,/
2Lcos Θ为根据超声波换能器组中超声波换能器的布局所测量得到的超声波传播声程)，上述时间差At由高精度的计时芯片测量，而超声波传播速度SCf则可根据补偿计算得到，进而可以计算得到风速V的大小。利用时差法超声波测量风速的风速仪的测量下限较低，提高了对风速的分辨力，实现0.lm/s-20m/s范围内的风速可靠测量，测量误差可达2%FS。而使用电化学式CO传感器可以测量矿井中CO浓度，这种电化学式CO传感器可实现0-500ppm范围内的CO测量,并可扩展至IOOOppm,可实现Ippm的分辨力。利用本实用新型所提供的测量装置对矿井环境进行测量时，可以同时对风速及CO浓度进行测量，集成度较高，便于在矿井中进行安装。且本实施例所提供的测量的各部件均固设在安装座上，无可动部件，可有效避免长期使用过程中因结构松动而导致测量误差增加的问题。在本实施例中，CO传感器布置在两超声波换能器之间，且位于与两超声波换能器3的发射接收端对应的反射区的正下方，这样可以对同一区域内的环境进行风速和CO浓度的测量，进而可以提高本实施例所提供的测量装置对矿井环境的检测效果。在其他实施例中，也可以将此处，将CO传感器固设在安装座的安装平面的其他位置处，同样可以起到同时检测风速和CO浓度的效果。在本实施例中，在安装座的安装平面上仅设置有一个超声波换能器组，在其他实施例中，也可以如现有技术中设置两个或多个超声波换能器组，此时，可以对各组所测量计算得到的风速取平均值，进而可以提高风速仪的测量精度。在本实施例中，超声波换能器的轴线与安装座的安装平面之间的夹角为30°，在其他实施例中，超声波换能器的轴线与安装座的安装平面之间的夹角也可以为45°或其他角度，只要能够 进行正常测量即可。
权利要求1.矿井环境参数测量装置，其特征在于:包括安装座，安装座上固设有用于检测风速的风速仪以及用于检测矿井中CO浓度的CO传感器，其中，风速仪包括固设在安装座上方的顶盖，顶盖具有朝向安装座的超声波反射面，风速仪还包括固设在安装座上的至少一个用于测量超声波顺风传播时的顺流时间及逆流传播时的逆流时间以测量风速的超声波换能器组，每个超声波换能器组均由呈V型反射结构布置的两个收发一体、且相互交替的作为发射和接收元件的超声波换能器构成，每个超声波换能器均具有朝向所述超声波反射面的发射接收端。
2.根据权利要求1所述的矿井环境参数测量装置，其特征在于:所述的CO传感器布置在同一组的两超声波换能器之间，顶盖的超声波反射面上具有所述同一组的两超声波换能器的发射接收端对应的反射区，所述CO传感器位于所述反射区的正下方。
3.根据权利要求1或2所述的矿井环境参数测量装置，其特征在于:所述的CO传感器为电化学式CO传感器。
4.根据权利要求1或2所述的矿井环境参数测量装置，其特征在于:所述的顶盖通过支架支撑固设在所 述 安装座上。
专利摘要本实用新型公开了一种矿井环境参数测量装置，包括安装座，安装座上固设有用于检测风速的风速仪以及用于检测矿井中CO浓度的CO传感器，风速仪包括固设在安装座上方的顶盖，顶盖具有朝向安装座的超声波反射面，风速仪还包括固设在安装座上的至少一个用于测量超声波顺风传播时的顺流时间及逆流传播时的逆流时间以测量风速的超声波换能器组，每个超声波换能器组均由呈V型反射结构布置的两个收发一体、且相互交替的作为发射和接收元件的超声波换能器构成，每个超声波换能器均具有朝向所述超声波反射面的发射接收端。上述测量装置在测量风速的同时还可以测量矿井中CO的浓度，整个测量装置的集成度高，便于工人的安装，减轻了工人的劳动量。
文档编号G01N27/26GK203117223SQ20132012545
公开日2013年8月7日 申请日期2013年3月19日 优先权日2013年3月19日
发明者刘东旭, 李波, 赵静涛, 黎智 申请人:郑州光力科技股份有限公司