1、 煤礦用風速傳感器結構特征 該傳感器采用本質(zhì)安全型結構,安裝、使用、調(diào)整都十分方便。外殼采用高強度的優(yōu)質(zhì)不銹鋼材料,具有美觀、防護好、不易生銹、不易損壞等優(yōu)點,在煤礦井下使用時能確保傳感器長期可靠工作。 現(xiàn)場使用時,調(diào)整很方便,所有的操作都可以通過紅外遙控器進行調(diào)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(shù)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(jù)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(fā)生體),則在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)(Red=200~5*10000),阻力體下游會產(chǎn)生兩排交替的、內(nèi)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(shù)(斯特拉哈爾系數(shù)范圍為0.21) V---風速 d---旋渦發(fā)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(diào)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(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,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(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、修正等計算處理后送四位LED數(shù)字顯示電路,同時輸出頻率200-1000Hz的方波信號供煤礦監(jiān)測系統(tǒng)使用。