[发明专利]矿用超声波管路流量测量装置及测量方法

摘要

本发明公开了一种矿用超声波管路流量测量装置及测量方法。该装置包括控制模块、时间数字转换模块、脉冲驱动模块、发射超声波换能器、接收超声波换能器、模拟开关模块、信号调理模块、通信接口模块和供电模块；控制模块通过SPI总线与时间数字转换模块连接，时间数字转换模块与脉冲驱动模块连接，脉冲驱动模块输出端与发射超声波换能器连接；模拟开关模块分别与发射超声波换能器、接收超声波换能器连接，控制模块通过控制模拟开关模块选择接收所述接收超声波换能器的信号；接收超声波换能器与信号调理模块连接，信号调理模块输出端与时间数字转换模块连接；通信接口模块连接到控制模块上。本发明具有集成度高、功耗低、可靠性高的优点。

主权项

矿用超声波管路流量测量装置，其特征在于，包括控制模块、时间数字转换模块、脉冲驱动模块、发射超声波换能器、接收超声波换能器、模拟开关模块、信号调理模块、通信接口模块和供电模块；控制模块通过SPI总线与时间数字转换模块连接，时间数字转换模块与脉冲驱动模块连接，脉冲驱动模块输出端与发射超声波换能器连接；模拟开关模块分别与发射超声波换能器、接收超声波换能器连接，控制模块通过控制模拟开关模块选择接收所述接收超声波换能器的信号；接收超声波换能器与信号调理模块连接，信号调理模块输出端与时间数字转换模块连接；通信接口模块连接到控制模块上；所述供电模块采用24V本质安全电源；所述流量测量装置安装在一个密闭的壳体中；壳体为采用金属或非金属制成的符合煤矿井下安全规范的密闭容器；所述的壳体为金属或非金属制成的密闭容器；所述脉冲驱动模块采用TC4426驱动芯片和驱动TC4427驱动芯片；所述模拟开关模块采用四通道模拟开关芯片，模拟开关芯片型号为DG403DYZ；所述信号调理模块由放大电路和滤波电路组成；所述控制模块上还连接有声光报警模块；时间数字转换模块采用时间数字转换模块TDC‑GP22；时间数字转换模块TDC‑GP22的FIRE‑UP脚通过信号线分别连接到TC4426驱动芯片和TC4427驱动芯片的2脚上，时间数字转换模块TDC‑GP22的FIRE‑DOWN脚通过信号线分别连接到TC4426驱动芯片和TC4427驱动芯片的4脚上；TC4426驱动芯片和TC4427驱动芯片的1脚和8脚均为悬置状态，TC4426驱动芯片和TC4427驱动芯片的3脚均接地，TC4426驱动芯片和TC4427驱动芯片的6脚连接15V电压；TC4426驱动芯片的7脚通过信号线连接有一条由二极管D1和二极管D2组成的并联支路一，二极管D1和二极管D2的布置方向相反，在并联支路一的输出端通过电阻R1接地，在并联支路一的输出端还设有信号输出端口DN‑；TC4426驱动芯片的5脚通过信号线连接有一条由二极管D3和二极管D4组成的并联支路二，二极管D3和二极管D4的布置方向相反，在并联支路二的输出端通过电阻R2接地，在并联支路二的输出端还设有信号输出端口UP‑；TC4427驱动芯片的7脚通过信号线连接有一条由二极管D5和二极管D6组成的并联支路三，二极管D5和二极管D6的布置方向相反，在并联支路三的输出端通过电阻R3接地，在并联支路三的输出端还设有信号输出端口DN+；TC4427驱动芯片的5脚通过信号线连接有一条由二极管D7和二极管D8组成的并联支路四，二极管D7和二极管D8的布置方向相反，在并联支路四的输出端通过电阻R4接地，在并联支路四的输出端还设有信号输出端口UP+；在TC4426驱动芯片和TC4427驱动芯片的6脚与15V电压的连接线路上还设有一条由电容C9和电容C10组成的并联支路五，电容C9和电容C10的另一端接地；二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7以及D8均采用1N4148系列高速开关二极管。