膏体输送管道流量计量装置的原理及设计

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——一种膏体输送管道的流量计量装置。该专利由河北工程大学申请，并于2016年12月14日获得授权公告。

内容说明

本实用新型属于煤炭矸石充填输送管道的流量计量装置，尤其涉及一种膏体输送管道的流量计量装置。

发明背景

目前充填管道的流量计量的方法主要是放射性元素检测的方法。此方法由于具有放射性，存在对地下充填环境以及工作人员的身体健康的威胁，在大范围推广具有局限性。其他流量检测方法处于试验研究阶段尚不成熟，需要一种可行的、价格低廉、能大范围应用于充填系统的流量检测装置。

发明内容

现有的充填管道流量的计量装置对安装环境要求较高，一般的测量装置对安装要求比较苛刻，使得输送管道流量计量精度无法得到保证；同时他们在使用中存在局限性和不通用性。

本装置运用输送管道的流量对光的多普效应，根据光在光纤中传播时的多普勒频移差，对管道的流量进行计量。本方法具有测量精度高、误差小的特点，能够实现矸石膏体输送管道的流量计量。根据光学多普勒频移原理。当相对膏体静止的光源发出的入射光射入流动的膏体时，光在传播过程中会与固体颗粒相遇，因为光源和散射粒子之间存在相对运动，粒子接收到的光将发生第一次频移；与此同时，每个膏体都将成为散射中心，光会被膏体粒子散射，探测器相对与膏体管静止，接收到的散射光发生第二次频移。

一种膏体输送管道的流量计量装置主要由激光器、光纤、耦合器、发射探头、接收探头、光电检测电路、电压放大电路、低频滤波电路、模数转换器和频谱分析单元组成；激光器连接耦合器1输入端，耦合器1的两个输出端分别与发射探头及耦合器2输入端连接，耦合器2的两个输出端分别连接接收探头及光电检测电路，光电检测电路后依次连接有电压放大电路、低频滤波电路、模数转换器和频谱分析单元。

传感器的主要的工作原理为激光器发出激光分为两路，其中一路通过发射探头经管道内光纤被接收探头接收，接收到的为载有膏体流量信息的光信号，光信号经过光电探测器PIN将光信号转化为光电流；微弱的光电流经光电检测电路转化为电压，并经电压放大电路将其放大；将前一级的电压放大到伏级；通过低频滤波电路过滤掉电路中存在的高频干扰信号和噪声；信号经过模数转换器转化为数字信号；最后通过频谱分析单元对信号进行处理，得到频率信息，最后计算出充填管道流量。

本装置具有很好的通用性，可适用于所有的煤矿充填输送管道的流量计量，具有能够对流量实时监测、精度高、安装方便的优点。将本装置应用于充填管道能对充填流量进行精确计量。