【正文】 C4為交流旁路電容；C6為隔直電容；三極管BG1為振蕩管； LL2和C5組成并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò)。晶體管的輸入電壓和反饋電壓是同相的，滿足相位平衡條件的，因此電路能起振。電感線圈L1和L2是一個(gè)線圈，a點(diǎn)是中間抽頭。共基極接法的振蕩器振蕩頻率比較高，而且頻率穩(wěn)定性好；故設(shè)計(jì)出由電感三點(diǎn)式振蕩器（哈特萊電路）圖33圖33 電感三點(diǎn)式振蕩器電感三點(diǎn)式振蕩電路的特點(diǎn)是：頻率范圍寬、容易起振，但輸出含有較多高次調(diào)波，波形較差。共發(fā)射極接法的振蕩器增益較高，容易起振。它們的振蕩頻率都比較高，常見電路有 3 種。常用于產(chǎn)生幾十兆赫以下的正弦波信號(hào)。電感三點(diǎn)式振蕩電路的特點(diǎn)是：頻率范圍寬、容易起振，但輸出含有較多高次調(diào)波，波形較差。二是 Uf 和 Ui 必須相位相同，這是相位平衡條件，也就是說必須保證是正反饋。其構(gòu)成的電路叫振蕩電路.（能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫做振蕩電路。在一般家用電器中，大量使用著各種 LC 振蕩器和 RC振蕩器。 正弦波振蕩器按照選頻網(wǎng)絡(luò)所用的元件可以分成 LC 振蕩器、 RC 振蕩器和石英晶體振蕩器三種。正反饋電路保證向振蕩器輸入端提供的反饋信號(hào)是相位相同的，只有這樣才能使振蕩維持下去。振蕩器的組成部分：放大器、正反饋電路和選頻網(wǎng)絡(luò)。VCC輸出電壓經(jīng)過C1濾波，W穩(wěn)壓輸出12V電壓經(jīng)C2濾波提供給后續(xù)電路，D1穩(wěn)壓得到5V電源給顯示電路供電。圖32CC2為電容，用于濾波；C1用以抵消輸入端較長(zhǎng)接線的電感效應(yīng)，以防止自激振蕩，還可以抑制電源的高頻脈沖干擾，C2用以改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，消除電路的高頻噪聲，同時(shí)也具有消振作用。,反向電阻降低到一個(gè) 很小的數(shù)值,在這個(gè)低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定。輸出端電容CC3用以改善負(fù)載的瞬態(tài)響應(yīng)，消除電路的高頻噪聲，同時(shí)也具有消振作用。輸出電容C1用以抵消輸入端較長(zhǎng)接線的電感效應(yīng)，以防止自激振蕩，還可以抑制電源的高頻脈沖干擾。CW7800基本應(yīng)用電路：（7812）如圖31；圖31由于輸出電壓決定于集成穩(wěn)壓器，故輸出電壓為12V。由煤礦電源箱KDW6B提供+21V電壓；為了得到+12V電壓和+5V電壓可以利用三端固定集成穩(wěn)壓器7812和穩(wěn)壓二極管。當(dāng)計(jì)數(shù)又到1秒鐘是，選通信號(hào)又到來，鎖定寄存器又解鎖，液晶顯示器顯示新的測(cè)量值。選通脈沖后，液晶顯示器保持測(cè)量值，同時(shí)清零信號(hào)對(duì)計(jì)數(shù)器清零。被測(cè)脈沖由IC6的10腳輸出送給IC7的計(jì)數(shù)輸入端6腳進(jìn)行計(jì)數(shù)。ICICIC9的清零信號(hào)由IC6的11腳供給。ICICIC9 的鎖定寄存器選通信號(hào)是由IC6 的15腳供給。IC6 的3腳接入R5R57構(gòu)成施密特觸發(fā)器，對(duì)輸入的被測(cè)脈沖進(jìn)行整形，被測(cè)信號(hào)由IC3的2腳輸入。由CMOS定時(shí)控制器IC6，十進(jìn)制數(shù)字寄存譯碼器ICICIC9和數(shù)碼管等構(gòu)成。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)線輸送至礦井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、電源箱，從而完成頻率—電流轉(zhuǎn)換。輸出電壓信號(hào)可以由WD2在小范圍內(nèi)調(diào)整。—電流轉(zhuǎn)換電路：由CMOS單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器IC單電源運(yùn)算放大器IC場(chǎng)效應(yīng)晶體管BG8和硅晶體管BG9構(gòu)成。檢波器將中頻放大器輸出的調(diào)幅信號(hào)中的低頻漩渦信號(hào)檢出送給低頻放大器，檢波器輸出電壓幅值為5~10 mV，其值隨風(fēng)速增加而增大。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。發(fā)射電壓約11V，發(fā)射功率約200mW。：該電路由電感三點(diǎn)式振蕩器（哈特萊電路）和乙類推挽功率放大器組成。：由三端固定集成穩(wěn)壓器W和由閘流管SCR、穩(wěn)壓管D4組成的保護(hù)電路構(gòu)成。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)。并有就地?cái)?shù)字顯示功能。超聲波旋渦風(fēng)速傳感器是利用卡曼渦街對(duì)超聲波調(diào)制原理來實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)速的測(cè)量的。超聲波的工作頻率應(yīng)為140～150kHz，即高于風(fēng)速旋渦頻率兩個(gè)數(shù)量級(jí)，但不要過高，過高會(huì)造成超聲波在空氣中傳播時(shí)的嚴(yán)重衰減。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。為檢測(cè)較低的風(fēng)速，可以增大發(fā)生桿直徑或提高超聲波接收器的靈敏度。圖22超聲波旋渦式風(fēng)速傳感器工作原理當(dāng)發(fā)生桿一定時(shí)，風(fēng)速越大，形成的卡曼旋渦就越強(qiáng)，對(duì)超聲波束調(diào)制度越大。由于旋渦對(duì)超聲波的阻擋作用，超聲波接收器將會(huì)收到強(qiáng)度隨旋渦頻率變化的超聲波，即旋渦沒有阻擋超聲波時(shí)，接收到的超聲波強(qiáng)度最大，旋渦正好阻擋超聲波時(shí)，接收到的超聲波強(qiáng)度最小。：如圖22 所示。我們知道，在流動(dòng)的水中，垂直于流向插人一阻擋體，在阻擋體的下游會(huì)產(chǎn)生兩列內(nèi)旋的互相交替的旋渦。由于超聲波旋渦式風(fēng)速傳感器具有壽命長(zhǎng)，易維護(hù)，成本低等優(yōu)點(diǎn)。旋渦列在旋渦發(fā)生體下游非對(duì)稱地排列。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。(2)紅外線遙控調(diào)校，避免校正時(shí)干擾流場(chǎng)(3)采用新型單片微機(jī)和高集成數(shù)字化電路，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠，便于維修與調(diào)試(4)外殼采用全不銹鋼材料設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了傳感器的抗沖擊和抗腐蝕能力：（1）無可動(dòng)部件，無機(jī)械磨損，性能穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)；（2）輸出本身就是與風(fēng)速成線性關(guān)系的脈沖頻率信號(hào)，沒有零點(diǎn)漂移，且敏感元件靈敏度變化不會(huì)直接影響輸出，測(cè)量精度高；（3）輸出信號(hào)不受流體特性（溫度、濕度、壓力、成份、密度、粘度、礦塵等）影響；（4）響應(yīng)迅速。不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，不受風(fēng)流影響而且精度高，測(cè)量范圍大。超聲波風(fēng)速傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)，性能穩(wěn)定，不受風(fēng)流的影響，精度高，風(fēng)速測(cè)量范圍大。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)。電子翼式風(fēng)速傳感器接近開關(guān)式（感應(yīng)式）電容式光電式能發(fā)展遙測(cè)，精確度比機(jī)械翼式高，能直接指示瞬時(shí)風(fēng)速。 各類傳感器性能比較表12各類傳感器性能的比較礦用風(fēng)速傳感器的種類優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)機(jī)械翼式風(fēng)速傳感器體積小，質(zhì)量輕，可測(cè)平均速度。(7)為了減小測(cè)量誤差，一般要求在1min時(shí)間內(nèi)，使傳感器從移動(dòng)路線的起點(diǎn)到達(dá)終點(diǎn)。)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%。以內(nèi)時(shí)所產(chǎn)生的誤差可忽略不計(jì)。如表11傳感器偏角對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。如果風(fēng)速傳感器在巷道中心部分停留的時(shí)間長(zhǎng)，則測(cè)量結(jié)果較實(shí)際風(fēng)速偏高；反之，測(cè)量結(jié)果較實(shí)際值偏低。(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。 (1) 風(fēng)速傳感器度盤一側(cè)背向風(fēng)流，即測(cè)風(fēng)員能看到度盤；否則，風(fēng)速傳感器指針會(huì)發(fā)生倒轉(zhuǎn)。側(cè)身法是測(cè)風(fēng)人員背向巷道壁站立，手持風(fēng)速傳感器，將手臂向風(fēng)流垂直方向伸直，然后測(cè)風(fēng)。此時(shí)因測(cè)風(fēng)人員立于巷道中間，阻擋了風(fēng)流前進(jìn)，降低了風(fēng)速傳感器測(cè)得的風(fēng)速。 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。為了測(cè)得巷道斷面上的平均風(fēng)速，測(cè)風(fēng)時(shí)可采用路線法，即將風(fēng)表按圖12所示的路線均勻移動(dòng)測(cè)出斷面上的風(fēng)速；或者采用分格定點(diǎn)法，如圖13所示，即將巷道斷面分為若干方格，使風(fēng)表在每格內(nèi)停留相等的時(shí)問，進(jìn)行移動(dòng)測(cè)定，然后計(jì)算出平均風(fēng)速。空氣在井巷中流動(dòng)時(shí)，由于受到內(nèi)外摩擦的影響，風(fēng)速在巷道斷面內(nèi)的分布是不均勻的I如圖11所示。（4）按作用原理不同可分為：機(jī)械翼式風(fēng)速傳感器、電子翼式風(fēng)速傳感器、熱效應(yīng)式風(fēng)速傳感器超聲波風(fēng)速傳感器。（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。輸出信號(hào)：頻率型200Hz~1000Hz或電流型1mA~5mA工作電壓：12V～21V(DC)工作電流：≤90 mA傳輸距離：≤2Km（1）按傳感器用途可分為環(huán)境參數(shù)傳感器與生產(chǎn)參數(shù)傳感器。注意：傳感器安裝一定要牢固，不得擺動(dòng)，傳感器測(cè)風(fēng)面一定要垂直風(fēng)流方向。安裝地應(yīng)在距頂板較好無明顯淋水，不妨礙運(yùn)輸和行人安全的地方，傳感頭指向應(yīng)與風(fēng)流方向一致。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。為稀釋礦井空氣中的瓦斯，需不斷地向井下輸送新鮮空氣。 第1章 礦用風(fēng)速傳感器概述礦用風(fēng)速傳感器用于檢測(cè)煤礦井下各坑道、風(fēng)口、主風(fēng)扇等處的風(fēng)速。主要是將信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲波，利用接收換能器接收經(jīng)過風(fēng)速調(diào)制的信號(hào)。當(dāng)風(fēng)速太大時(shí)，可能導(dǎo)致粉塵爆炸。礦用風(fēng)速傳感器在煤礦開采業(yè)中的作用，不可小覷。環(huán)境參數(shù)傳感器包括甲烷、一氧化碳、二氧化碳、溫度、濕度、風(fēng)速、絕對(duì)壓力、相對(duì)壓力(負(fù)壓)、粉塵、煙霧等傳感器。這些系統(tǒng)均針對(duì)某一方面的多參數(shù)監(jiān)控，這包括環(huán)境安全監(jiān)控系統(tǒng)、軌道運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)，膠帶運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)、提升運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)、供電監(jiān)控系統(tǒng)、排水監(jiān)控系統(tǒng)、礦山壓力監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、水災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、煤與瓦斯突出監(jiān)控系統(tǒng)、大型機(jī)電設(shè)備健康狀況監(jiān)控系統(tǒng)等。世界各主要產(chǎn)煤國(guó)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。答辯委員會(huì) 人，出席 人答辯委員會(huì)主任（簽字）： 答辯委員會(huì)副主任（簽字）：