风速传感器.doc

矿用风速传感器设计 1 摘要矿用传感器是煤矿监控系统的“耳目”,它用于监测煤矿环境参数与生产过程参数,将各种物理量转换为电信号。环境安全监控系统主要用来监测甲烷浓度、一氧化碳浓度、二氧化碳浓度、氧气浓度、硫化氢浓度、风速、负压、湿度、温度、风门状态、风窗状态、风筒状态、局部通风机开停、主通风机开停、工作电压、工作电流等,并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等。环境参数传感器包括甲烷、一氧化碳、二氧化碳、温度、湿度、风速、绝对压力、相对压力(负压)、粉尘、烟雾等传感器。生产参数传感器包括机电设备开/停、料位、皮带秤重、机组位置、皮带打滑、电压、电流、功率等传感器。矿用风速传感器在煤矿开采业中的作用,不可小觑。在煤矿开采时风速的大小直接影响矿工的生命安全,风速太小,有害气体得不到及时的稀释,可能导致爆炸;如***爆炸。当风速太大时,可能导致粉尘爆炸。因此风速传感器在煤矿开采中至关重要。主要是将信号转换为超声波,利用接收换能器接收经过风速调制的信号。然后经过中频放大、检波、低频放大、整形后得到方波,然后分两路,一路送给就地显示,一路进行 F/I 转换。关键词: 传感器.,风速,超声波, CW7800 卡曼涡街效应, 矿用风速传感器设计 2 1 矿用风速传感器概述 矿用风速传感器的应用矿用风速传感器用于检测煤矿井下各坑道、风口、主风扇等处的风速。在煤炭开采的过程中,总有***涌出。为稀释矿井空气中的***,需不断地向井下输送新鲜空气。风量是通风系统的重要参数之一。因此,对矿井风速的监测是矿井监控的主要内容之一。 矿用风速传感器的安装位置安装:风速传感器可安装在主要测风站和进回风巷等地。安装地应在距顶板较好无明显淋水,不妨碍运输和行人安全的地方,传感头指向应与风流方向一致。安装前应首先测量通道平均风速,任选一点安装,遥控器对准传感器按动上、下键,使就地显示为平均风速即可。注意:传感器安装一定要牢固,不得摆动,传感器测风面一定要垂直风流方向。 设计的意义矿用风速传感器在煤矿开采业中的作用,不可小觑。在煤矿开采时风速的大小直接影响矿工的生命安全,风速太小,有害气体得不到及时的稀释,可能导致爆炸; 如***爆炸。当风速太大时,可能导致粉尘爆炸。因此风速传感器在煤矿开采中至关重要 矿用风速传感器的分类(1)按传感器用途可分为环境参数传感器与生产参数传感器。( 2)按供电方式可分为自带电源式传感器与外接电源式传感器两种。(3)按其输出信号形式可分为模拟量、开关量、累计脉冲量等。模拟信号应符合下列信号制式:电流模拟信号为 1~ 5mA 或4~ 20mA ,频率模拟信号为 200 ~ 1000Hz 或 5~ 15Hz 。(4)按作用原理不同可分为:机械翼式风速传感器、电子翼式风速传感器、热效应式风速传感器超声波风速传感器。( 5) 按风速的测量范围可分为高速风速传感器( V>10m/s )、中速风速传感器( V= ~ 10m/s )、低速风速传感器(V = ~ ) 矿用风速传感器的技术指标测量范围: ~ 15m/s 矿用风速传感器设计 3 测量误差: ≤± 输出信号:频率型 200Hz~1000Hz 或电流型 1mA~5mA 工作电压: 12V ~ 21V(DC) 工作电流: ≤90 mA 传输距离: ≤ 2Km 测风方法测量井巷的风量一般要在测风站内进行,在没有测风站的巷道中测风时,要选一段巷道没有漏风、支架齐全、断面规整的直线段进行测风。空气在井巷中流动时,由于受到内外摩擦的影响,风速在巷道断面内的分布是不均匀的, 如图 1-1 所示。在巷道轴心部分风速最大,而靠近巷道周壁风速最小,通常所说的风速是指平均风速而言,故用风速传感器测风必须测出平均风速。为了测得巷道断面上的平均风速,测风时可采用路线法,即将风速传感器按图 1-2 所示的路线均匀移动测出断面上的风速;或者采用分格定点法,如图 1-3 所示,即将巷道断面分为若干方格,使风表在每格内停留相等的时问,进行移动测定,然后计算出平均风速。根据断面大小,常用的有 9点法、 12点法等。图 1-1 风速流动状态图 1-2 线路法测风图 1-3 定点法测风测风时,根据测风员的站立姿势不同又分为迎面法和侧身法两种。迎面法是测风员面向风流方向,手持风速传感器,将手臂向正前方伸直进行测风。此时因测风人员立于巷道中间,阻挡了风流前进,降低了风速传感器测得的风速。为了消除测风时人体对风流的影响,须将测算的真实风速乘以校正系数( )才能得出实际风速。侧身法是测风人员背向巷道壁站立,手持风速传感器,将手臂向风流垂直方向伸直,然后测风。用侧身法测风时,测风人员立于巷道内减少了通风断面,从而增大了风速,