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超聲波測(cè)量風(fēng)速風(fēng)向實(shí)現(xiàn)低成本、低風(fēng)速、高精度井下測(cè)風(fēng)的現(xiàn)狀,為實(shí)現(xiàn)低啟動(dòng)風(fēng)速、高測(cè)量精度以及低成本測(cè)風(fēng),基于時(shí)差法設(shè)計(jì)了一種高精度、低成本、啟動(dòng)風(fēng)速低的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀,設(shè)計(jì)了低功耗超聲波信號(hào)發(fā)送、接收電路,以及電源本質(zhì)安全電路。
超聲波測(cè)量風(fēng)速風(fēng)向時(shí)差法測(cè)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(cè)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DSP處理器,設(shè)計(jì)了相關(guān)的外圍電路接口,采用環(huán)氧樹(shù)脂澆封部分電路的方法進(jìn)行本質(zhì)安全處理。
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(cè)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(cè)量方向按時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)， 先從南到北，再?gòu)奈鞯綎|，從北到南，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(cè)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(cè)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(cè)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。