1、 煤礦用風(fēng)速傳感器結(jié)構(gòu)特征 該傳感器采用本質(zhì)安全型結(jié)構(gòu)，安裝、使用、調(diào)整都十分方便。外殼采用高強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)不銹鋼材料，具有美觀、防護(hù)好、不易生銹、不易損壞等優(yōu)點(diǎn)，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(jìn)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(fēng)速數(shù)值的大小。風(fēng)速傳感器外形結(jié)構(gòu)圖見圖1。
2、煤礦用風(fēng)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(fēng)速 d---旋渦發(fā)生體線徑 因此，只要測量出f，就可以知道風(fēng)速V，這樣測量的風(fēng)速就歸結(jié)為測量旋渦頻率，而超聲波風(fēng)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(dá)對面被接收，當(dāng)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(dāng)旋渦與超聲波相碰時，因旋渦運(yùn)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(jié)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(dá)之前， 超聲波立即恢復(fù)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(jī)進(jìn)行平均值、瞬時值、統(tǒng)一化、非線性補(bǔ)償、修正等計(jì)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。
