GFW15礦用風速傳感器
一、概述
1、用途及適用范圍
GFW15礦用風速傳感器主要用于煤礦井下各種坑道，風口,扇風機井口等處的風速的檢測，以確保煤礦的安全生產(chǎn)。
2、儀器特點
微電腦處理芯片：采用新型單片微機和高集成數(shù)字化電路，使電路結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠，便于維修調(diào)試。
靈敏度高：高性能的傳感器元件加上儀器內(nèi)部軟件的自動非線性補償使得儀器對風速的檢測具有較高的靈敏度。
可靠性高：本儀器具有開機自檢、自動穩(wěn)零、精度校正等功能，且采用紅外遙控調(diào)校，整機沒有任何調(diào)整孔，儀器的零點、精度的調(diào)整，報警值的設(shè)定以及輸出信號的設(shè)定均由紅外遙控器控制?？梢员苊忾_蓋調(diào)試，減小機械損傷，提高整機的密封性，延長了儀器使用壽命。
穩(wěn)定性好：本儀器根據(jù)卡曼渦街理論測量的風速穩(wěn)定可靠。
兼容性好：本儀器可由紅外遙控器靈活設(shè)置多種輸出信號制式，幾乎可以與國內(nèi)所有類型的分站連接。
外觀精巧、結(jié)構(gòu)簡單：本儀器電路板采用貼片式焊接，外觀輕巧美觀，結(jié)構(gòu)精致合理，密封性，便于安裝。
3、型號
3．1、型式：吊掛式，連續(xù)工作方式
3．2、型號及其意義：其具體含義如圖1示。
圖1型號含義
二、結(jié)構(gòu)特征與工作原理
1、結(jié)構(gòu)特征
儀器外殼采用鋅合金材料壓鑄而成，上下蓋之間采用凹凸外加密封圈緊合，具有耐腐、防爆、抗干擾等特點。銘牌為不繡鋼標牌，氣室為鍍鉻銅體。
該儀器的外觀結(jié)構(gòu)平面示意圖如圖2所示
圖2 外觀結(jié)構(gòu)平面示意圖
1、殼體 2、顯示窗 3、蜂鳴器室 4、銘牌 5、電纜緊固件 6、漩渦發(fā)生體
7、掛鉤 8、報警燈室
2、工作原理
儀器由電源電路；超聲波調(diào)制解調(diào)電路；處理電路；信號輸出電路；聲光報警電路；顯示電路；遙控接收電路；數(shù)據(jù)存儲電路等組成（電原理框圖見圖3）。
2.1 電源電路：
穩(wěn)壓電路由穩(wěn)壓器M1、二極管VD001、電容C000～C003、C307～C309等組成。外接本安電源經(jīng)穩(wěn)壓后，給各電路供電5V，D102為電源反相集成塊7660，將＋5V電壓反相輸出－5V電壓供精密運算放大器D302使用。
2.2 超聲波調(diào)制原理：
根據(jù)卡曼渦節(jié)理論，在無限界流場中垂直插入一根無限長的非線性阻力體（漩渦發(fā)生體）時，則在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)（RED=200～50000），阻力體下游會產(chǎn)生兩排交替的、內(nèi)旋的漩渦列，而其漩渦率正比于流速，公式表示：
f=St V/d
式中： f――漩渦頻率 St――常數(shù)（斯特拉哈爾數(shù)范圍為0.21）
V――風速 d――漩渦發(fā)生體線徑
因此，只要測出f，就可求出風速V，超聲波風速傳感器就是利用超聲波被漩渦調(diào)制的原理來測定漩渦頻率的。
圖4
圖4中，A、B為一對性能相同或相近的聲頭，A為發(fā)射聲頭，B為接收聲頭，C為旋渦發(fā)生體，A發(fā)射一束連續(xù)等幅的超聲波，超聲波穿過空氣到達對面被接收，當沒有旋渦通過超聲波束時(左圖)，B接收到連續(xù)等幅的超聲波信號。當旋渦與超聲波相碰時，因旋渦運動產(chǎn)生的內(nèi)部壓力梯度，使通過的旋渦的聲能被折射和反射，結(jié)果B接收到的超聲波束幅度就減?。ㄓ覉D），在旋渦流過超聲波束后，而下一個旋渦未到達之前，超聲波立即恢復原狀，B就收到原來幅值的超聲波束。因此，只要有一個旋渦通過超聲波束，超聲波就被調(diào)制一次。通過旋渦有多少個，超聲波就被調(diào)制多少次，所以超聲波束的調(diào)制頻率就是我們要測量的旋渦頻率f 。測量的頻率信號f由89C52單片機進行平均值、瞬時值、統(tǒng)一化、非線性補償、修正等計算。
2.3 微處理電路：
此電路由集成微機芯片（單片機）D101及晶振JZ1、電容C101、C102組成。它完成數(shù)據(jù)的采集、運算、處理、控制、輸出等功能。
2.4 信號輸出電路：
此電路由集成芯片D302A、三極管V401、V403、V404、二極管V404、電阻R401～R408電容C401、C402、發(fā)光二極管L401等組成。由單片機的24腳控制輸出與風速對應(yīng)的頻率信號，25腳控制輸出與風速對應(yīng)的電流信號。
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