煤礦用風速傳感器結構特征與工作原理

1、 煤礦用風速傳感器結構特征  該傳感器采用本質安全型結構，安裝、使用、調整都十分方便。外殼采用高強度的優質不銹鋼材料，具有美觀、防護好、不易生銹、不易損壞等優點，在煤礦井下使用時能確保傳感器長期可靠工作。  現場使用時，調整很方便，所有的操作都可以通過紅外遙控器進行調整，正確接線后將傳感器懸掛固定好即可。外殼上有透明窗可觀察風速數值的大小。風速傳感器外形結構圖見圖1。 2、煤礦用風速傳感器工作原理      根據卡曼渦街理論(圖二)，在無限界流場中垂直插入一根無限長的非線性阻力體時(阻力體稱旋渦發生體)，則在一定的雷諾數范圍內(Red=200~5*10000)，阻力體下游會產生兩排交替的、內旋的旋渦列，而其旋渦率正比于流速，公式表示：  f=St V/d  式中:    f---旋渦頻率                St—常數(斯特拉哈爾系數范圍為0.21)         V---風速                    d---旋渦發生體線徑  因此，只要測量出f，就可以知道風速V，這樣測量的風速就歸結為測量旋渦頻率，而超聲波風速傳感器就是利用超聲波被旋渦調制的原理來測定旋渦頻率的。    圖三中，A、B為一對性能相同或相近的超聲波聲頭，A為發射聲頭，B為接收聲頭，C為旋渦發生體，A發射一束連續等幅的超聲波，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，B接收到連續等幅的超聲波信號。 當旋渦與超聲波相碰時，因旋渦運動產生的內部壓力梯度，使通過的旋渦的聲能被 折射和反射，結果B接收到的超聲波束幅度就減小，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，超聲波就被調制一次。通過旋渦有多少個，超聲波就被調制多少次，所以超聲波束的調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、統一化、非線性補償、修正等計算處理后送四位LED數字顯示電路，同時輸出頻率200-1000Hz的方波信號供煤礦監測系統使用。