礦用明渠超聲波流量傳感器的設(shè)計與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來,我國煤礦安全事故頻發(fā)。其中,水害事故造成的損失一直排在各種礦井事故首位。明渠流量監(jiān)測是礦井水害事故預(yù)防的重要措施。目前,我國對于明渠流量的監(jiān)測,主要采用傳統(tǒng)的堰測法和巴歇爾槽法。這些方法會產(chǎn)生淤泥堆積,無法進(jìn)行長期監(jiān)測。在礦用明渠流量監(jiān)測領(lǐng)域,沒有成熟的產(chǎn)品。因此,設(shè)計高精度、高可靠性的礦用明渠超聲波流量傳感器,對煤礦安全具有重要意義。
　　針對礦井水質(zhì)渾濁的特點(diǎn)和傳感器的高精度要求,選用時差法進(jìn)行流量測量。通過發(fā)射電路進(jìn)

2、行功率放大,驅(qū)動換能器發(fā)射超聲波。通過接收電路的濾波、放大、比較,濾除接收信號噪聲干擾。采用時間數(shù)字轉(zhuǎn)換技術(shù),精確測量超聲波傳播時間,使傳感器具有高精度。通過通訊電路,與上位機(jī)進(jìn)行通訊,上傳流量相關(guān)數(shù)據(jù)。通訊電路傳輸接口采用光電隔離技術(shù),提高通訊的抗干擾能力。傳感器選用單片機(jī)MSP430F5438作為控制核心,硬件電路采用模塊化設(shè)計,主要包括超聲波發(fā)射模塊、收發(fā)轉(zhuǎn)換模塊、時間與溫度測量模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊和通訊模塊等。在硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上,

3、以IAR Embedded Workbench為開發(fā)環(huán)境,以C語言為開發(fā)語言,對軟件進(jìn)行了模塊設(shè)計,主要有傳感器初始化子程序、時間測量子程序、溫度測量子程序、存儲子程序、通訊子程序等。對傳播時間進(jìn)行多次測量,采用數(shù)字濾波技術(shù),使流量數(shù)據(jù)更加精確。主程序運(yùn)行時,首先調(diào)用初始化子程序,初始化傳感器參數(shù);然后在全局計時器的調(diào)控下,對子程序執(zhí)行條件進(jìn)行循環(huán)檢測,使系統(tǒng)有序、穩(wěn)定工作。
　　經(jīng)測試,礦用明渠超聲波流量傳感器達(dá)到了設(shè)計要求的功