文档介绍：风速传感器
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。
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,
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(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。
测量范围: ~15m/s
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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。
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。
S?? S
式中 K—--测风校正系数,
S——测风站的断面积(m2),
--- 测风人员阻挡风流的断面积(m2)。
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不计。
表1-1传感器偏角对测量结果的影响
风度偏角/(°)
O
5
10
15
20 风表平均读数 误差/%
(5) 在同一断面测风次数不应小于3,三次测量结果的最大误差不应超过5%。
(7)为了减小测量误差,一般要求在1min时间内,使传感器从移动路线的起点到达终点。
(8)使用前还应注意传感器的校正有效期。
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各类传感器性能比较
优点
缺点
精度低,不能直接指示
体积小,质量轻,可测
平均速度。
不能测微风。叶片有惯性运动,所以
接近开关式
能发展遥测,精确度比
(感应式)
机械翼式高,能直接指
电容式
示瞬时风速。
光电式
风速过低也不能测。
热线式
没有惯性影响,高低风
热球式
速均可测,能发展遥测。
热敏电阻式
体成份的影响。
结构简单,寿命长,性能稳定,不受风流的影响,
精度高,风速测量范围大。
呈非线性,受湿度和气热敏电阻和热球的测值复杂,风速过高不能测、量比机械翼式大,构造测量值偏大,体积和质风速,不能自动遥测,
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2工作原理及设计方案
图2-1 卡曼涡街效应
vf?s?d
式中:f-漩涡频率;
s-常数;;
v-未扰动流体的速度;
d-阻挡体宽度(或直径)
我们知道,在流动的水中,垂直于流向插人一阻挡体,在阻挡体的下游会产生两列内旋的互相交替的旋涡。可以证明:在无限界流场中,垂直流向插入一根无限长非流线形阻挡体,阻挡体的下游将产生两列内旋、互相交替的旋涡,若对
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流速、阻挡体截面面积和形状作适当的限制,则旋涡频率与流速成正比:其旋涡的发生频率为 f,被测介质来流的平均速度为 V ,旋涡发生体迎面宽度为d ,交替产生的漩涡数通过压电元件检测出频率 f ,经电子线路检测后送给定时控制器、锁定寄存器进行运算处理给显示电路进行显示。
如图2-2 所示。在风洞中设置确定旋涡发生杆(即阻挡体),在阻挡体下方安装一对超声波发射器和接收器,当流动空气经过旋涡发生杆时,在其下方产生两列内旋相互交替的旋涡。由于旋涡对超声波的阻挡作用,超声波接收器将会收到强度随旋涡频率变化的超声波,即旋涡没有阻挡超声波时,接收到的超声波强度最大,旋