[发明专利]一种同时测量沼气成份与流量的装置及测量方法

摘要

本发明涉及一种同时测量沼气成份与流量的装置及测量方法。包括以下步骤：通过自动增益电路控制放大电路输出信号，通过判断超声波信号的相对大小，识别所测气体是空气还是沼气，若所测的气体为沼气，则通过超声波传感器测量沼气的声速，通过温度测量单元测量沼气的温度，再通过混合气体特征方程计算沼气中CO2气体的体积浓度，由温度与饱和水气压的关系来计算水蒸气的体积浓度，最后可得CH4气体的体积浓度，同时通过测量超声波信号顺流与逆流的时间差来测得沼气的流量。本发明仅仅通过一个温度传感器和一对超声波传感器测得的信号的进行处理就能完成对沼气成份与流量的测量，为沼气工业应用中的低成本要求提供了有效的解决方法。

主权项

一种同时测量沼气成份与流量的装置，其特征在于，包括：一单片机：控制驱动单元发送驱动信号，同时控制计数器开始计数；接收峰值检测单元的峰值信号，通过单片机内部信号幅值闭环控制算法，得到调整信号需要的放大倍数，并发送放大倍数的指令给增益控制单元；接收温度传感器的电压信号，转换为温度；控制人机界面系统；两个设置在沼气管道内的超声波传感器，即超声波传感器一和超声波传感器二：用于发射和接收超声波信号从而测量沼气的声速以及流速；其中，超声波传感器一发射超声波信号时，超声波传感器二接收超声波传感器一发射的信号，超声波传感器二发射超声波信号时，超声波传感器一接收超声波传感器二发射的信号；一驱动单元：受单片机控制，用于驱动超声波传感器发射超声波信号；一放大电路：用于接收超声波传感器一和超声波传感器二的超声波信号并将信号放大；一峰值检测单元：接收经过放大电路放大后的超声波信号,并将峰值信号传送给单片机；一增益控制单元：接收单片机发送的放大倍数的指令，并根据该指令控制放大电路的放大倍数；一比较器：接收放大电路调整后的信号；并根据信号的高低输出输出电平用于控制计数器停止计数；一计数器：单片机控制开启计数，比较器输出电平上升沿控制计数器停止计数；一温度传感器：输出电压随温度变化，将电压信号传递给单片机进行运算处理，得到沼气温度；一人机界面系统：接收单片机最终输出的沼气成份和流量信息，并显示。