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新疆便攜式超聲波風(fēng)速儀針對(duì)國內(nèi)現(xiàn)有礦用風(fēng)速傳感器的測量問題,引入基于時(shí)差法的超聲波測量方法。介紹了時(shí)差法的基本原理,設(shè)計(jì)了基于16位數(shù)字控制器為核心的傳感器,并詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理、系統(tǒng)的硬件電路及軟件流程。試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該傳感器具有較高的測量精度及測量范圍,值得進(jìn)一步產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
新疆便攜式超聲波風(fēng)速儀介紹了時(shí)差法測量礦井風(fēng)速的基本原理,提出了使用一對(duì)超聲波換能器完成礦井風(fēng)速測量的方法,設(shè)計(jì)了基于該方法的礦用超聲波風(fēng)速傳感器;基于處理器,設(shè)計(jì)了相關(guān)的外圍電路接口,采用環(huán)氧樹脂澆封部分電路的方法進(jìn)行本質(zhì)安全處理。通過試驗(yàn)表明,風(fēng)速測量范圍達(dá)到0.2~40 m/s,在0~25 m/s的風(fēng)速范圍內(nèi),測量誤差均控制在±0.25 m/s之內(nèi)。
在自然環(huán)境中，風(fēng)速、風(fēng)向可能是隨機(jī)變化的為了能夠準(zhǔn)確地測量風(fēng)矢量信息，需要采用兩對(duì)收發(fā)一 體的超聲波探頭正交放置，測量方向按時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)， 先從南到北，再從西到東，從北到南，最后從東到西，且每對(duì)超聲波探頭間距離嚴(yán)格相等。初期的直射式 超聲測風(fēng)儀，兩對(duì)探頭安裝在同一水平面，收發(fā)聲程為 兩個(gè)探頭的直線距離。為使測試儀結(jié)構(gòu)小巧，本文設(shè) 計(jì)成反射式，在探頭上方加裝了橢圓剖面曲線的反射頂蓋，并將4個(gè)探頭以V型安裝在橢圓曲面的兩個(gè)焦點(diǎn)附近，在聲程不變時(shí)水平距離明顯減小，這樣既可以保證超聲波探頭的測量精度，又減小了外殼尺寸，安裝更加方便，并且增加的頂蓋具有一定保護(hù)探頭的功效。