【正文】 【4】 。致謝經(jīng)過近兩個(gè)月的努力，我的畢業(yè)論文《礦用風(fēng)速傳感器》終于出爐了，這意味著大學(xué)生活即將結(jié)束。在實(shí)訓(xùn)室畫總的電路圖，因?yàn)闆]有及時(shí)保存，多次因?yàn)橥蝗坏赝ｋ姡业膭趧?dòng)成果一而再，再而三的丟失，其中的心酸是不可言語的。傳感器為頻率型輸出信號(hào)；在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中心站主機(jī)由專職人員錄入測(cè)點(diǎn)信息（分站號(hào)、通道號(hào)、傳感器類型、量程、報(bào)警值等）；按分站配接電源KDW6B時(shí)X13接線圖，將井下35分站的模入2口的航空電纜的過接線盒與傳感器的四芯電纜相連；設(shè)置分站的S15和S16跳A， S7S76跳A，同時(shí)C、D短接；通電進(jìn)行調(diào)試。第4章 風(fēng)速傳感器的應(yīng)用 。ICICIC9的清零信號(hào)由IC6的11腳供給。需要指出，CD4518未設(shè)置進(jìn)位端，但可利用Q4做輸出端。1EN、2EN：計(jì)數(shù)允許控制端。CD4511的工作原理 (1)CD4511的工作真值表如表31 表31 CD 4511的真值表輸入輸出LEBILIDCBAabcdefg顯示XX0XXXX11111118X01XXXX0000000消隱0110000111111000110001011000010110010110110120110011111100130110100011001140110101101101150110110001111160110111111000701110001111111801110011110011901110100000000消隱01110110000000消隱01111000000000消隱01111010000000消隱01111100000000消隱0111111000000消隱111XXXX鎖存 (2).鎖存功能 譯碼器的鎖存電路由傳輸門和反相器組成,傳輸門的導(dǎo)通或截止由控制端LE的電平狀態(tài)。LT為燈測(cè)試端，加高電平時(shí)，顯示器正常顯示，加低電平時(shí)，顯示器一直顯示數(shù)碼“8”，各筆段都被點(diǎn)亮，以檢查顯示器是否有故障。它主要用來檢測(cè)數(shù)7段碼管是否有物理損壞。由ICBGBG構(gòu)成恒流電路，WD為模擬負(fù)載電阻。由BGBG7兩只硅晶體管構(gòu)成，把低頻放大器輸出的近似正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)換成矩形波，完成波形變換如圖315，一路送給就地顯示電路，另一路送給頻率—電流轉(zhuǎn)換電路。然后選定Q值。在 R 兩端得到的電壓包含的頻率成分很多，經(jīng)過電容 C 濾除了高頻部分，再經(jīng)過隔直流電容 C0 的隔直流作用，在輸出端就可得到還原的低頻信號(hào)。常用的有二極管和三極管。圖38 40kHZ超聲波信號(hào)的接收電路 中頻放大電路發(fā)射換能器發(fā)出的超聲波，經(jīng)空氣衰減后，被接收換能器接收，轉(zhuǎn)換能量損失很大，接收換能器輸出的信號(hào)很微弱，一般只有幾毫伏，為了滿足檢波器的需要，實(shí)現(xiàn)大信號(hào)檢波而采用了中頻放大器專門對(duì)接收換能器輸出的信號(hào)進(jìn)行放大。由于該電路僅作單路信號(hào)放大，當(dāng)發(fā)射機(jī)每發(fā)射一次超聲波信號(hào)時(shí)，接收機(jī)的繼電器吸合一次（吸合時(shí)間同發(fā)射機(jī)發(fā)射信號(hào)時(shí)間相同），無記憶保持功能。頻率穩(wěn)定性好，不需作任何調(diào)整，并由T4016作為換能器發(fā)出40kHZ的超聲波信號(hào)。1KHZ（UCM—T40K1 T/2～T常用于產(chǎn)生幾十兆赫以下的正弦波信號(hào)。它的振蕩頻率是：，其中 L=L1 ＋ L2 ＋ 2M 。石英晶體振蕩器有很高的頻率穩(wěn)定度，只在要求很高的場(chǎng)合使用。R1為限流電阻；D D4為穩(wěn)壓管二極管；SCR為晶閘管；W為7812三端固定集成穩(wěn)壓器。為使電路正常工作，～3V。當(dāng)計(jì)數(shù)時(shí)間到1秒鐘時(shí)，選通信號(hào)到來，給IC7 ~IC9鎖定寄存器解鎖，所測(cè)信號(hào)進(jìn)入譯碼器，顯示器將顯示這1秒鐘的測(cè)量值。定時(shí)控制器IC6由晶體振蕩器SZ和R56 、CC31構(gòu)成晶體振蕩器，產(chǎn)生32768Hz的振蕩頻率，經(jīng)分頻后，由IC6的12腳輸出32Hz，占空比為50%的方波信號(hào)作為數(shù)碼管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)。低頻放大器采用8FC7型單電源運(yùn)放構(gòu)成兩級(jí)放大器，每級(jí)放大約20倍，頻率范圍在20~1200Hz，當(dāng)輸入端短路時(shí)，輸出端噪聲電壓不大于1 mV.：由BGBG7兩只硅晶體管構(gòu)成，把低頻放大器輸出的近似正弦波信號(hào)轉(zhuǎn)換成矩形波，完成波形變換，一路送給就地顯示電路，另一路送給頻率—電流轉(zhuǎn)換電路。由電源箱供給21V450mA直流電源，經(jīng)本電路穩(wěn)壓后輸出12V直流電壓作為傳感器的工作電路，當(dāng)W由于某種原因損壞，使輸出電壓大于13V時(shí)，穩(wěn)壓管D4被擊穿，閘流管SCR導(dǎo)通電流經(jīng)SCR流入地，從而實(shí)現(xiàn)就地保護(hù)。礦用風(fēng)速傳感器主要由：電源電路，發(fā)射電路，接收電路，整形電路，頻流轉(zhuǎn)換，就地顯示組成。超聲波接收器將接收到的幅度變化的超聲波轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，所經(jīng)過放大、解調(diào)、整形等就可獲得與風(fēng)速成正比的脈沖頻率。 圖21卡曼渦街效應(yīng)式中：f漩渦頻率； s常數(shù)；；v未擾動(dòng)流體的速度；d阻擋體寬度（或直徑）首先將風(fēng)速轉(zhuǎn)換成與風(fēng)速成正比的旋渦頻率，然后通過超聲波將旋渦頻率轉(zhuǎn)換成超聲波脈沖，后將超聲波脈沖轉(zhuǎn)換成電脈沖，從而測(cè)得風(fēng)速。通過表中的比較，可以明顯的看到，設(shè)計(jì)傳感器最好的選擇就是超聲波風(fēng)速傳感器。(8)使用前還應(yīng)注意傳感器的校正有效期。(4)葉輪式風(fēng)速傳感器一定要與風(fēng)流方向垂直，在傾斜巷道測(cè)風(fēng)時(shí)，更應(yīng)注意。為了消除測(cè)風(fēng)時(shí)人體對(duì)風(fēng)流的影響，須將測(cè)算的真實(shí)風(fēng)速乘以校正系數(shù)()才能得出實(shí)際風(fēng)速。（5）按風(fēng)速的測(cè)量范圍可分為高速風(fēng)速傳感器（V10m/s）、中速風(fēng)速傳感器（V=～10m/s）、低速風(fēng)速傳感器(V =～)測(cè)量井巷的風(fēng)量一般要在測(cè)風(fēng)站內(nèi)進(jìn)行，在沒有測(cè)風(fēng)站的巷道中測(cè)風(fēng)時(shí)，要選一段巷道沒有漏風(fēng)、支架齊全、斷面規(guī)整的直線段進(jìn)行測(cè)風(fēng)。安裝前應(yīng)首先測(cè)量通道平均風(fēng)速，任選一點(diǎn)安裝，遙控器對(duì)準(zhǔn)傳感器按動(dòng)上、下鍵，使就地顯示為平均風(fēng)速即可。然后經(jīng)過中頻放大、檢波、低頻放大、整形后得到方波，然后分兩路，一路送給就地顯示，一路進(jìn)行F/I轉(zhuǎn)換。環(huán)境安全監(jiān)控系統(tǒng)主要用來監(jiān)測(cè)甲烷濃度、一氧化碳濃度、二氧化碳濃度、氧氣濃度、硫化氫濃度、風(fēng)速、負(fù)壓、濕度、溫度、風(fēng)門狀態(tài)、風(fēng)窗狀態(tài)、風(fēng)筒狀態(tài)、局部通風(fēng)機(jī)開停、主通風(fēng)機(jī)開停、工作電壓、工作電流等，并實(shí)現(xiàn)甲烷超限聲光報(bào)警、斷電和甲烷風(fēng)電閉鎖控制等。編制設(shè)計(jì) B世界各主要產(chǎn)煤國對(duì)此都十分重視，研制、生產(chǎn)和推廣使用了環(huán)境安全、軌道運(yùn)輸、膠帶運(yùn)輸、提升運(yùn)輸、供電、排水、礦山壓力、火災(zāi)、水災(zāi)、煤與瓦斯突出、大型機(jī)電設(shè)備健康狀況等監(jiān)控系統(tǒng)，提高了生產(chǎn)率和設(shè)備利用率，增強(qiáng)了礦山安全。當(dāng)風(fēng)速太大時(shí)，可能導(dǎo)致粉塵爆炸。因此，對(duì)礦井風(fēng)速的監(jiān)測(cè)是礦井監(jiān)控的主要內(nèi)容之一。（3）按其輸出信號(hào)形式可分為模擬量、開關(guān)量、累計(jì)脈沖量等。 圖11風(fēng)速流動(dòng)狀態(tài) 圖12 線路法測(cè)風(fēng) 圖13定點(diǎn)法測(cè)風(fēng)測(cè)風(fēng)時(shí)，根據(jù)測(cè)風(fēng)員的站立姿勢(shì)不同又分為迎面法和側(cè)身法兩種。(3) 風(fēng)速傳感器在測(cè)量路線上移動(dòng)時(shí)，速度一定要均勻。)風(fēng)表平均讀數(shù)誤差/%O141．OO．35510139．O1520132．O(5) 在同一斷面測(cè)風(fēng)次數(shù)不應(yīng)小于3，三次測(cè)量結(jié)果的最大誤差不應(yīng)超過5%。熱效應(yīng)式風(fēng)速傳感器熱線式熱球式熱敏電阻式?jīng)]有慣性影響，高低風(fēng)速均可測(cè)，能發(fā)展遙測(cè)。超聲波旋渦式風(fēng)速傳感器是利用卡曼渦街效應(yīng)設(shè)計(jì)的。：如圖22 所示。圖23產(chǎn)生旋渦的發(fā)生桿直徑與風(fēng)速關(guān)系超聲波發(fā)射與接收器的形狀、截面尺寸、相對(duì)位置、堅(jiān)固程度、發(fā)射與接收器偏移角度等都會(huì)影響靈敏度。與KJ1型礦井環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配套使用時(shí)，可對(duì)煤礦井下的風(fēng)速進(jìn)行遙測(cè)。發(fā)射換能器發(fā)出的超聲波，經(jīng)空氣衰減后，被接收換能器接收，轉(zhuǎn)換能量損失很大，接收換能器輸出的信號(hào)很微弱，一般只有幾毫伏，為了滿足檢波器的需要，實(shí)現(xiàn)大信號(hào)檢波而采用了中頻放大器專門對(duì)接收換能器輸出的信號(hào)進(jìn)行放大。WD5為采樣電阻，IC5結(jié)成同相放大工作狀態(tài)，恒流電路將0~1V直流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化成1~5mA直流電流信號(hào)，經(jīng)長(zhǎng)線輸送至礦