超声波旋涡式风速传感器的研究

【摘要】：在煤矿井下有害气体自动化检测中,风速、风量是重要的检测参数之一。风既能够给矿井提供足够的新鲜空气,创造必要的工作条件,保证井下人员对氧气的需要,又能够冲淡甲烷、CO等各种有害气体,降低井下温度,保证煤矿安全生产。国家煤矿安全监察局明确提出,我国煤矿开采要依据“先抽后采,监测监控,以风定产”的原则。及时准确地掌握井下风速即风量的变化情况,对预防事故的发生和保证煤矿安全生产有着十分重要的意义。 风速传感器是实现矿井通风遥测、遥控的重要组成部分。用于煤矿井下的风速传感器主要有超声波旋涡式和超声波时差式两种。井下的恶劣条件要求风速传感器准确可靠且坚固耐用。超声波旋涡式风速传感器因具有结构简单、无可动部件,输出信号为脉冲频率信号、测量精度高,性能稳定等特点,适应井下环境需求。 本文在分析目前市场上现有矿用风速传感器特点的基础上,结合《矿用超声波旋涡式风速传感器通用技术条件》和《煤矿安全规程(2005)》要求,提出总体设计方案,并对传感器的理论基础、实现方法、硬件和软件设计等做了详细的介绍。该传感器采用超声波旋涡检测技术,以单片微机AT89C52作为中央处理单元,由超声波发射接收电路、数码管显示电路、信号输出电路和遥控电路等单元组成。软件设计采用模块化编程方法,采用C语言编写程序。主要程序模块有:主程序、频率测量子程序、数字滤波子程序、非线性补偿子程序、信号输出子程序和红外遥控子程序等。同时,在软硬件设计时均采取了有效的抗干扰措施。 经过实验室试验及测试证明:该传感器具有可靠性高、功能强等特点,有着广阔的开发应用前景。