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超聲波測量風(fēng)速風(fēng)向實(shí)現(xiàn)低成本、低風(fēng)速、高精度井下測風(fēng)的現(xiàn)狀,為實(shí)現(xiàn)低啟動風(fēng)速、高測量精度以及低成本測風(fēng),基于時差法設(shè)計了一種高精度、低成本、啟動風(fēng)速低的超聲波風(fēng)速風(fēng)向儀,設(shè)計了低功耗超聲波信號發(fā)送、接收電路,以及電源本質(zhì)安全電路。
超聲波測量風(fēng)速風(fēng)向時差法測量礦井風(fēng)速的基本原理,提出了使用一對超聲波換能器完成礦井風(fēng)速測量的方法,設(shè)計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)計了相關(guān)的外圍電路接口,采用環(huán)氧樹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)確地測量風(fēng)矢量信息，需要采用兩對收發(fā)一 體的超聲波探頭正交放置，測量方向按時針方向旋轉(zhuǎn)， 先從南到北，再從西到東，從北到南，后從東到西，且每對超聲波探頭間距離嚴(yán)格相等。初期的直射式 超聲測風(fēng)儀，兩對探頭安裝在同一水平面，收發(fā)聲程為 兩個探頭的直線距離。為使測試儀結(jié)構(gòu)小巧，本文設(shè) 計成反射式，在探頭上方加裝了橢圓剖面曲線的反射頂蓋，并將4個探頭以V型安裝在橢圓曲面的兩個焦點(diǎn)附近，在聲程不變時水平距離明顯減小，這樣既可以保證超聲波探頭的測量精度，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。