基于流速水位法的超声明渠流量计研究

摘要

我国是煤炭资源大国，全国已探明的可开采煤炭储量居世界前三，产煤量更是高居世界第一，受煤炭资源分布及地质因素影响，我国的煤炭产业以深井开采为主。由于井下水文地质环境复杂，矿井的安全生产面临着各种灾害的威胁，矿井水灾害便是其中之一。近年来，随着需求的扩大和开采技术的进步，矿井的开采范围不断增加，开采深度逐渐加深，使得矿井的水文地质条件越来越复杂，矿井水灾害对煤矿安全的威胁也更加严重，这就对矿井水灾害的预防提出了更高的要求，需要我们投入更多的资金和精力来进行矿井水流量监测设备的研究。
　　明渠作为各个矿井广泛应用的排水设施，其流量数据是矿井安全生产的一个重要指标，对明渠的流量进行监测是十分必要的。本文设计的超声明渠流量计基于流速水位法，与市面上大多基于堰槽法的明渠流量计相比，不仅安装使用起来比较方便，而且稳定性和精度也较高。更能满足矿井安全生产的需要，配合其他煤矿已有的水文安全监测设备，可帮助工作人员准确掌握矿井的水文安全信息，有效的开展防治水工作。
　　本设计采用单片机MSP430F149为核心，利用超声多普勒测速原理测量明渠的水流速，利用双差压法测量明渠水位，并通过测温元件DS18B20测量出温度得到声速的温度补偿，最后综合计算出明渠流量。本文主要阐明了超声明渠流量计的设计原理和总体设计方案，对主要的硬件电路进行了设计，并对软件设计流程进行了必要的分析。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究的目的和意义

1．3 国内外研究现状

1．4 本文的主要工作

2 系统总体方案设计

2．1 流速测量单元

2．2 水位测量单元

2．3 温度测量单元

2．4 数据处理单元

2．5 本章小结

3 系统的硬件设计

3．1 流速测量单元的硬件设计

3．2 水位测量单元的硬件设计

3．3 温度测量单元的硬件设计

3．4 数据处理单元的硬件设计

3．5 抗干扰设计

3．6 本章小结

4 系统的软件设计

4．1 主程序设计

4．2 单片机对AD9850的控制

4．3 单片机对MAX156的控制

4．4 单片机对DS18B20的控制

4．5 单片机对LCM12832ZK模块的控制

4．6 本章小结

5 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 工作展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的论文

附录