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新疆便攜式超聲波風速儀針對國內(nèi)現(xiàn)有礦用風速傳感器的測量問題,引入基于時差法的超聲波測量方法。介紹了時差法的基本原理,設(shè)計了基于16位數(shù)字控制器為核心的傳感器,并詳細介紹了系統(tǒng)的設(shè)計原理、系統(tǒng)的硬件電路及軟件流程。試驗結(jié)果驗證了該傳感器具有較高的測量精度及測量范圍,值得進一步產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
新疆便攜式超聲波風速儀介紹了時差法測量礦井風速的基本原理,提出了使用一對超聲波換能器完成礦井風速測量的方法,設(shè)計了基于該方法的礦用超聲波風速傳感器;基于處理器,設(shè)計了相關(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行本質(zhì)安全處理。通過試驗表明,風速測量范圍達到0.2~40 m/s,在0~25 m/s的風速范圍內(nèi),測量誤差均控制在±0.25 m/s之內(nèi)。
在自然環(huán)境中，風速、風向可能是隨機變化的為了能夠準確地測量風矢量信息，需要采用兩對收發(fā)一 體的超聲波探頭正交放置，測量方向按時針方向旋轉(zhuǎn)， 先從南到北，再從西到東，從北到南，最后從東到西，且每對超聲波探頭間距離嚴格相等。初期的直射式 超聲測風儀，兩對探頭安裝在同一水平面，收發(fā)聲程為 兩個探頭的直線距離。為使測試儀結(jié)構(gòu)小巧，本文設(shè) 計成反射式，在探頭上方加裝了橢圓剖面曲線的反射頂蓋，并將4個探頭以V型安裝在橢圓曲面的兩個焦點附近，在聲程不變時水平距離明顯減小，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探頭的功效。