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申请/专利权人：四川轻化工大学

摘要：本发明涉及煤层开采动液面监测技术领域，涉及一种自适应变频实时井下动液面监测装置及方法，防爆箱内设有：电源模块，用于提供电压；测距模块，包括无源讯响器与微音器，无源讯响器用于提供监测所需声源；微音器用于接收接箍回波和液面回波信号，并将其模拟信号转化为电信号；控制模块，包括时钟电路和逻辑控制电路，用于控制监测频率为5分钟一次，控制无源讯响器发出不同的声音频率，通过增加或降低高电平占空比控制声音响度；数据收发模块，包括数据采集卡和无线通信模块，用于将采集到的传感器数据发送至上位机，上位机用于实现动液面数据解析、实时计算、存储与显示。本发明能够通过自动改变声源频率提高监测精度。

主权项：1.一种自适应变频实时井下动液面监测方法，其特征在于：该方法采用一种自适应变频实时井下动液面监测装置，一种自适应变频实时井下动液面监测装置包括防爆箱1，防爆箱1内设有：电源模块2，用于提供电压；测距模块9，包括无源讯响器10与微音器11，无源讯响器10用于提供监测所需声源；微音器11用于接收接箍回波和液面回波信号，并将其模拟信号转化为电信号；控制模块6，包括时钟电路8和逻辑控制电路7，用于控制监测频率为5分钟一次，控制无源讯响器10发出不同的声音频率，通过增加或降低高电平占空比控制声音响度，使声音响度保持一致；控制模块6通过焊接的方式将外壳焊接在防爆箱1底部，控制模块6一方面通过程序编译得到不同频率的方波信号从而调节无源讯响器10频率实现自适应变频监测，通过调节方波信号占空比从而调节无源讯响器10响度；另一方面，控制模块6通过程序编译设置延时电路，控制微音器11在无源讯响器10发出声音并延时指定时间之后开始接收回波信号，并控制测距模块9每5分钟监测一次；数据收发模块3，包括数据采集卡5和无线通信模块4，用于将采集到的传感器数据发送至上位机13，上位机13用于实现动液面数据解析、实时计算、存储与显示；上位机13采用一台安装有MATLAB信号处理软件的计算机，当回波信号通过无线通信模块4传回时，由上位机13进行滤波、小波变换，傅里叶变换操作，若能分析出液面回波位置则发送信号至控制模块6采用当前频率继续监测两次，若不能分析出液面回波位置则发送信号至控制模块6更换下一级声源频率进行监测，最后将液面距离与漏速存入数据库；电源模块2通过焊接的方式将外壳焊接在防爆箱1中；电源模块2引出不同的电压接口分别给无源讯响器10、微音器11、控制模块6、数据收发模块3提供所需电压；防爆箱1根据易燃易爆气体混合物划分，采用防爆等级为IICT1的防爆箱；防爆箱1与四通管汇通过连接套12螺纹连接；无源讯响器10由压电陶瓷片与金属外壳构成，金属外壳攻有外螺纹与连接套12内螺纹进行连接；微音器11钢管末端同样攻有外螺纹与连接套12上内螺纹进行连接，微音器11内置自动增益放大电路实现回波信号的放大，经放大处理的电信号数据将传入数据收发模块3；数据收发模块3采用焊接的方式固定在防爆箱1底部，数据采集卡5用于采集传感器数据，其采样频率为两倍声源频率，无线通信模块4用于数据采集卡5采集的数据发送数据至上位机13；控制模块6首先控制无源讯响器10发出一级声源进行监测，再由微音器11接收回波信号，回波信号通过自动增益放大电路被数据采集卡5采集，其中数据采集卡5的采样频率为声源频率的2倍，采集得到的数据由无线通信模块4发送至上位机13做进一步处理；当上位机13通过MATLAB信号分析后能分析出动液面回波位置，则上位机13发出信号使控制模块6继续以原来声源频率监测两次，再由三次测得的动液面高度变化值结合煤层气采气井环空面积求得瞬时漏速，最后将液面距离与瞬时漏速存入数据库；当上位机13不能根据一级声源监测得到的数据分析出动液面回波位置，则上位机13发出信号使控制模块6将声源改为二级声源进行监测，上位机13再将二级声源监测到的数据进行分析，若能准确分析出动液面回波位置则以二级声源继续监测两次，以同样的方法得出液面漏速与动液面距离并存入数据库，若上位机13不能通过二级声源得出的数据分析出动液面回波位置，则上位机13发出信号使控制模块6将监测声源改变为三级声源重复监测，若通过三级声源所得数据仍不能分析出动液面回波位置则采用四级声源进行重复监测，并将漏速、液面距离存入数据库。

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百度查询： 四川轻化工大学 一种自适应变频实时井下动液面监测装置及方法