[發明專利]基于聲波原理的瓦斯突出傳感器

無效

• 申請號: 201210376195.0
• 申請日: 2012-10-08
• 公開（公告）號: CN102879463A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 童敏明;童紫原;李猛
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01N29/02
• 分類號: G01N29/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘

技術領域

本發明涉及一種瓦斯傳感器，特別是一種基于聲波原理的瓦斯突出傳感器。

技術背景

瓦斯突出是煤礦生產中容易發生的重大災害，產生瓦斯突出的原因很多，最基本的原因是煤層中瓦斯積聚產生較大的壓力，沖破煤巖阻力后，造成瓦斯和煤在瞬間的大量噴出。由于瓦斯突出機理的復雜性，目前尚無較好的方法進行實時監測。

發明內容

本發明的目的是提供一種瓦斯突出傳感器，解決煤礦瓦斯突出實時監測的難題。

為實現本發明的一種基于聲波原理的瓦斯突出傳感器，包括：殼、正面聲腔、超聲壓電薄膜、側面聲腔、金屬膜、固定電極片和引線；在殼的正面有正面聲腔，在殼的側面有側面聲腔，在正面聲腔內連接有超聲壓電薄膜，在側面聲腔內順序連接有金屬膜和固定電極片，在殼的背面有引線與超聲壓電薄膜連接，同時還有引線與金屬膜和固定電極片。

有益效果，由于采用了上述方案，煤層中積聚的高壓瓦斯，在突出前會通過煤巖的縫隙微量噴出，產生射流聲波，根據不同瓦斯壓力和噴出縫隙的大小，產生的聲波有高頻成分，也有低頻成分。產生的高頻聲波可以通過瓦斯突出傳感器中正面聲腔和超聲壓電薄膜感應；產生的低頻聲波可以通過側面聲腔、金屬膜和固定電極片感應。由此完成瓦斯突出前兆信息的獲取，達到瓦斯突出監測預警的目的。

所述的正面聲腔和超聲壓電薄膜構成瓦斯射流產生的超聲波檢測器，正面聲腔在傳感器安裝時面對瓦斯突出的方向，通過超聲壓電薄膜獲取瓦斯突出的超聲波射流信號，即縱波信號。

所述的側面聲腔、金屬膜和固定電極片構成低頻聲波檢測器，即橫波檢測器，其中金屬膜和固定電極片構成變極距電容傳感器，進入側面聲腔的聲波，通過金屬膜的變形，使金屬膜和固定電極片間的電容增大，兩側面相同的金屬膜和固定電極片構成的兩個電容在檢測電路中進行并聯，以增大輸出靈敏度。

解決了煤礦瓦斯突出實時監測的難題，達到了本發明的目的。

優點：能夠通過檢測煤層中高壓瓦斯通過煤層縫隙噴出產生的高頻和低頻聲波信號，實現實時對礦井瓦斯突出的監測。

附圖說明

圖1是本發明的結構圖。

圖中，1、殼；2、正面聲腔；3、超聲壓電薄膜；4、側面聲腔；5、金屬膜；6、固定電極片；7、引線。

具體實施方式

實施例1：圖1為本發明瓦斯突出傳感器的結構圖。瓦斯突出傳感器包括：殼1、正面聲腔2、超聲壓電薄膜3、側面聲腔4、金屬膜5、固定電極片6和引線7；在殼的正面有正面聲腔，在殼的側面有側面聲腔，在正面聲腔內連接有超聲壓電薄膜3，在側面聲腔內順序連接有金屬膜5和固定電極片6，在殼的背面有引線與超聲壓電薄膜3連接，同時還有引線與金屬膜5和固定電極片6。

超聲壓電薄膜3在正面聲腔2中；側面聲腔4、金屬膜5和固定電極片6分別有相同的兩個，金屬膜5和固定電極片6在側面聲腔4中。

金屬膜5常膜片采用厚度為5～6μm的鎳膜片，固定電極片6為不銹鋼片，超聲壓電薄膜3為PVDF壓電薄膜。

使用時面對瓦斯突出的方向，正面聲腔2和超聲壓電薄膜3構成瓦斯射流產生的超聲波檢測器，通過超聲壓電薄膜3獲取瓦斯突出的超聲波射流信號，即縱波信號。

瓦斯突出產生的聲波的橫向低頻信號從側面進入聲腔4，接觸由金屬膜5和固定電極片6構成低頻聲波檢測器，其中金屬膜5和固定電極片6構成變極距電容傳感器，進入側面聲腔4的聲波，造成金屬膜5的變形，使金屬膜5和固定電極片6間的距離減小，電容增大，由此可以檢測出聲波信號。為了提高檢測靈敏度，兩側面相同的金屬膜5和固定電極片6構成的兩個電容在檢測電路中進行并聯。??