1、用途及適用范圍    

GFW15礦用風(fēng)速傳感器主要用于煤礦井下各種坑道，風(fēng)口,扇風(fēng)機(jī)井口等處的風(fēng)速的檢測，以確保煤礦的安全。該傳感器主要為KJ379礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)配套的傳感器，也可與其他煤礦監(jiān)控系統(tǒng)配套使用。

2、儀器特點(diǎn)

   *微電腦處理芯片：采用新型單片微機(jī)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(dòng)非線性補(bǔ)償使得儀器對(duì)風(fēng)速的檢測具有較高的靈敏度。

*可靠性高：本儀器具有開機(jī)自檢、自動(dòng)穩(wěn)零、精度校正等功能，且采用紅外遙控調(diào)校，整機(jī)沒有任何調(diào)整孔，儀器的零點(diǎn)、精度的調(diào)整，報(bào)警值的設(shè)定以及輸出信號(hào)的設(shè)定均由紅外遙控器控制。可以避免開蓋調(diào)試，減小機(jī)械損傷，提高整機(jī)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(fēng)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(hào)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(hào)

3．1、型式：吊掛式，連續(xù)工作方式

3．2、型號(hào)及其意義：其具體含義如圖1示。

                            圖1型號(hào)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(diǎn)。銘牌為不繡鋼標(biāo)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(bào)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；中央處理電路；信號(hào)輸出電路；聲光報(bào)警電路；顯示電路；遙控接收電路；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路等組成（電原理框圖見圖3）。

                  各電路

分站電源

紅外遙控器

圖3   電原理框圖

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電壓供運(yùn)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(shí)，則在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)（RED=200～50000），阻力體下游會(huì)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(fēng)速   d――漩渦發(fā)生體線徑

因此，只要測出f，就可求出風(fēng)速V，超聲波風(fēng)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(duì)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(dá)對(duì)面被接收，當(dāng)沒有旋渦通過超聲波束時(shí)（左圖），B接收到連續(xù)等幅的超聲波信號(hào)。當(dāng)旋渦與超聲波相碰時(shí)，因旋渦運(yùn)動(dòng)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小（右圖），在旋渦流過超聲波束后，而下一個(gè)旋渦未到達(dá)之前，超聲波立即恢復(fù)原狀，B就收到原來幅值的超聲波束。因此，只要有一個(gè)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(gè)，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(hào)f由89C52單片機(jī)進(jìn)行平均值、瞬時(shí)值、統(tǒng)一化、非線性補(bǔ)償、修正等計(jì)算。