CN100487460C - 风速测量装置及其检测矿井中风速的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风速管、风速测量装置及其检测矿井中风速的方法。本发明的风速管具有截面积较大的进风管段和截面积较小的出风管段。本发明的风速测量装置在使用时将风速管的进风管段朝向风的流动方向设置，风流过风速管时，在其进风管段和出风管段形成不同的气压；将这两个压力分别引至压力传感器，由压力传感器对所输入的两个压力信号进行处理得到模拟的差压信号，再将该模拟信号经模数转换后输至单片机而计算出风速值，单片机将计算得到的风速值由信号显示电路显示出来，同时通过信号输出电路将有关风速的信号向装置外输出。本发明的风速测量装置结构简单、性能可靠、稳定性高、能适应恶劣环境且使用时抗干扰能力强。

Description

风速测量装置及其检测矿井中风速的方法

技术领域

本发明属于风速测量领域，具体地说是一种用于矿井中的测量风速的装置及其部件以及测量方法。

背景技术

在煤矿等矿井中，为了生产需要和保证安全生产，需要对矿井进行通风、排气，并对气体的流速进行测量，时刻监视通风的情况。目前煤矿的矿井中使用的风速测量产品主要是根据超声波、翼轮和热线等原理设计的，这类产品易受到外界信号如磁场、电场的干扰、稳定性不佳，且调试复杂、不适应煤矿井下的恶劣环境，使用效果较差。中国专利申请00226302.5公开了一种“差压式动态风速测试装置”，该装置使用1至8个风速探针，该风速探针感受其表面风速的动、静压差信号，转换成电流信号输出，电流信号由电流电压转换电路转换成电压信号，电压信号经放大、A/D转换，最后传送到计算机，由计算机处理，动态显示计算结果。上述装置主要应用于风洞试验时测量风洞中的风的速度，不适用于煤矿井下煤尘大、湿度大等恶劣的环境。中国专利申请00101566.4公开了一种“自动检测和自动控制风洞风速的方法和装置”，此装置的检测部份是通过皮托管将风洞中的气流引出，形成总压力和静压力，同时将总压力和静压力分别输至差压变送器，获得差压信号的模拟信号，差压信号的模拟信号经模数转换器转换成数字信号输入计算机中，由计算机计算出相对应的风速值。此装置要与专门的风洞配合使用，只是用于实验中，不适合用于煤矿井下的风速测量。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种结构简单、性能可靠、稳定性高、能适应恶劣环境且使用时抗干扰能力强的风速测量装置，本发明的第二目的是提供一种可靠、准确检测矿井风速的方法。

本发明的总的技术构思是：采用具有截面积较大的进风管段和截面积较小的出风管段的风速管，将风速管的进风管段朝向风的流动方向设置，使流过风速管的风的速度发生改变，从而在风速管的进风管段和出风管段形成不同的气压；将进风管段和出风管段的气流分别引出，形成两个不同的压力，同时将这两个压力分别引至压力传感器，由压力传感器对所输入的两个压力信号进行处理得到差压信号的模拟信号，再将该模拟信号经A/D模数转换电路转换成数字信号后输入单片机中，由单片机计算出风速值，单片机将计算得到的风速值由信号显示电路显示出来，同时通过信号输出电路将有关风速的信号向装置外输出。

实现本发明第一目的的技术方案是：本风速测量装置具有压力传感器、信号放大电路、A/D转换电路、单片机、看门狗电路和电源电路；压力传感器具有两个气体压力感应端口；压力传感器的气体压力电信号输出端接信号放大电路的输入端；信号放大电路的输出端接A/D转换电路；A/D转换电路的输出端接单片机的压力信号输入端；看门狗电路与单片机的复位端电连接；其特征是还具有风速管、存储器；还具有信号显示电路和信号输出电路；风速管具有收缩型管体和气压嘴，收缩型管体由依次连接的进风管段、连接管段和出风管段组成；风速管的进风管段的截面积大于出风管段的截面积，风速管的连接管段为收缩管，其与进风管段相连的一端的截面积与进风管段的截面积相同，其与出风管段相连的一端的截面积与出风管段的截面积相同；气压嘴有两个，它们是第一气压嘴和第二气压嘴；第一气压嘴连接在进风管段上，第二气压嘴连接在出风管段上；且第一气压嘴和第二气压嘴位于收缩型管体的同一侧；压力传感器具有一个或两个气体压力电信号输出端；风速管的各气压嘴通过管路与压力传感器的相应个气体压力感应端口连接；单片机的并行显示信号输出端与信号显示电路电连接，单片机的串行显示信号输出端与信号输出电路电连接；信号输出电路设有频率信号或电流信号输出端；存储器与单片机的信号存取端口电连接；电源电路具有可与外接电源相电连接的端口，电源电路的各输出端与压力传感器、信号放大电路、A/D转换电路、单片机、看门狗电路、存储器、信号显示电路和信号输出电路的电源端电连接。本风速测量装置还具有电磁阀控制电路，电磁阀，遥控接收电路和密码设置触发电路；电磁阀是二位三通电磁阀；电磁阀设置在与风速管的第二气压嘴相连的管路上、且串联在风速管的第二气压嘴与压力传感器的相应一个气体压力感应端口之间，且电磁阀的第三个端口通过管路与设置在风速管的第一气压嘴与压力传感器的相应一个气体压力感应端口之间的管路相连通，其中，在风速管的第二气压嘴与压力传感器的相应一个气体压力感应端口之间设置的是电磁阀的常开阀，第三个端口处设置的是电磁阀的常闭阀；单片机的电磁阀控制信号输出端与电磁阀控制电路的信号输入端电连接，电磁阀控制电路的信号输出端与电磁阀的控制端电连接。

上述风速管的收缩型管体进风管段和出风管段均为圆柱管形结构，进风管段和出风管段的截面积比为4∶1至40∶1；连接管段为圆台管形结构；两个气压嘴为圆柱管形；风速管的第一气压嘴位于进风管段的中间位置，第二气压嘴位于出风管段的中间位置；收缩型管体的长度为75至360毫米，收缩型管体的进风管段、连接管段、出风管段的长度比为1∶1∶1。遥控接收电路的输出端接单片机的中断端口；密码设置触发电路的输出端接单片机的秘密设置触发信号输入端。压力传感器是超低压压力传感器；A/D转换电路是型号为MAX111的高精度A/D转换器；单片机是型号为AT89C51的高性能单片机；看门狗电路是型号为MAX813L的内置高精度震荡的集成电路；显示电路是型号为TBA501H的高清晰8段数码的数码管。

实现本发明第二目的的技术方案是：检测矿井风速的方法，具有下列步骤：①对风速测量装置通电，单片机上电复位，单片机在上电复位后控制信号显示电路显示风速，判断是否达到自动调零时间，若到达自动调零时间，则单片机运行自动调零程序段，也即在单片机的P27端口输出高电平，控制电磁阀，使电磁阀的常开阀关闭、常闭阀打开，然后把没有差压信号时A/D转换电路的输入电压作为零点电压存储至片外存储器，之后控制电磁阀自动恢复到常开常闭状态；②将风速管由其进风管段朝向风的流动方向设置，使流过风速管的风的速度发生改变，从而在风速管的进风端和出风端形成不同的气压；③将进风管段和出风管段的气流分别通过第一气压嘴和第二气压嘴引出，形成两个不同的压力，同时将这两个压力分别引至压力传感器；④压力传感器对所输入的两个压力信号进行处理后，得到差压信号的模拟信号，由压力传感器将所获得的有关差压信号的模拟信号经A/D模数转换电路转换成数字信号后输入单片机中；⑤由单片机根据差压信号以及存储器所存储的数据和公式计算出风速值：⑥单片机将计算得到的风速值由信号显示电路显示出来，同时通过信号输出电路将有关风速的信号向装置外输出。

风速测量装置还具有遥控接收电路，遥控接收电路的输出端接单片机的中断端口；在第①步单片机判断是否达到自动调零时间之前，还要进行是否有遥控信号输入的判断，如果没有遥控信号，则开始判断是否到达自动调零时间。本发明具有积极的效果：(1)本发明的风速管结构简单、性能可靠、使用寿命较长、性价比较高。(2)本发明的风速测量装置结构简单、性能可靠、使用寿命较长，稳定性较高。(3)本发明的风速测量装置调试方便、灵敏度较高且抗干扰能力强，适用于煤矿井下煤尘大、湿度大、干扰多的恶劣环境。(4)本发明的风速测量装置总体性能有了较大的提高，所采用的对矿井风速的检测方法也具有可靠、准确的特点，因此，本发明具有较好的经济效益和市场前景。

附图说明

图1是本发明风速管和电磁阀的结构示意图。

图2本发明的风速测量装置的原理方框图。

图3是本发明风速测量装置的程序框图。

图4是本发明的电源电路原理图。

图5是实现本发明的一种电路原理图。

图6是实现本发明的另一种电路原理图。

具体实施方式

(准备例1、风速管)

见图1，本准备例的风速管1具有收缩型管体和气压嘴，收缩型管体由依次连接的进风管段1-1、连接管段1-2和出风管段1-3组成；风速管1的进风管段1-1的截面积大于出风管段1-3的截面积，风速管1的连接管段1-2为收缩管，其与进风管段1-1相连的一端的截面积与进风管段1-1的截面积相同，其与出风管段1-3相连的一端的截面积与出风管段1-3的截面积相同；气压嘴有两个，它们是第一气压嘴1-4和第二气压嘴1-5；第一气压嘴1-4连接在进风管段1-1上，第二气压嘴1-5连接在出风管段1-3上；且第一气压嘴1-4和第二气压嘴1-5位于收缩型管体的同一侧；收缩型管体进风管段1-1和出风管段1-3均为圆柱管形结构，连接管段1-2为圆台管形结构；两个气压嘴为圆柱管形；第一气压嘴1-4位于进风管段1-1的中间位置，第二气压嘴1-5位于出风管段1-3的中间位置；收缩型管体长为75毫米，收缩型管体的进风管段1-1、连接管段1-2、出风管段1-3的长度比为1∶1∶1，进风管段1-1和出风管段1-3的截面积比为4∶1。

(准备例2、风速管)

仍见图1，本准备例的其余部分与准备例1基本相同，不同之处在于：本准备例采用的风速管1的进风管段1-1和出风管段1-3的截面积比为25∶1，收缩型管体的长度为200毫米。

(准备例3、风速管)

仍见图1，本准备例的其余部分与准备例1基本相同，不同之处在于：本准备例采用的风速管1的进风管段1-1和出风管段1-3的截面积比为40∶1，收缩型管体的长度为360毫米。

(实施例1、风速测量装置及检测矿井风速的方法)

见图2、图1，本实施例的风速测量装置具有风速管1，电磁阀2、压力传感器3，信号放大电路4，A/D转换电路5，单片机6，看门狗电路7，存储器8，遥控接收器9，密码设置触发电路10，信号显示电路11，电磁阀控制电路12，信号输出电路13，电源电路14。风速管1由准备例1得到。电磁阀2是二位三通电磁阀；电磁阀2设置在与风速管1的第二气压嘴1-5相连的管路上、且串联在风速管1的第二气压嘴1-5与压力传感器3的相应一个气体压力感应端口之间，且电磁阀2的第三个端口通过管路与设置在风速管1的第一气压嘴1-4与压力传感器3的相应一个气体压力感应端口之间的管路相连通；其中，在风速管1的第二气压嘴1-5与压力传感器3的相应一个气体压力感应端口之间设置的是常开阀2-1，第三个端口处设置的是常闭阀2-2。压力传感器3具有两个气体压力感应端口和电信号输出端；压力传感器3的电信号输出端接信号放大电路4的输入端；信号放大电路4的输出端接A/D转换电路5的输入端；A/D转换电路5的输出端接单片机6的压力信号输入端；看门狗电路7与单片机6的复位端电连接；存储器8与单片机6的信号存取端口连接；遥控接收器9和密码设置触发电路10分别与单片机6相对应的端口连接。单片机6的并行显示信号输出端与信号显示电路11连接，单片机6的串行显示信号输出端与信号输出电路13连接；电磁阀控制电路12与单片机6的一个信号端连接，电源电路14的输入端接外接电源，输出端为各电路提供工作电源。

见图4，本实施例的电源电路14具有型号为LM7805和LM7808的三端稳压块N2，N3，型号为7660的电压转换器N1，型号为TLC27L4的放大器N7，型号为LM336-2.5的稳压二极管V7，型号为IN4001二极管V6，型号为IN4148的二极管V5，型号为2940-12的稳压器N6。

上述电源电路14的二极管V6的正极与外部18V直流电源连接，二极管V6的负极为VDD电源端；三端稳压块N2的输入端1脚与VDD端连接，三端稳压块N2的0脚和2脚并线后接地，三端稳压块N2的输出端3脚为VCC电源端，电容C4，C5为滤波电容。三端稳压块N3的输入端1脚与VDD端连接，三端稳压块N3的0脚和2脚并线后接地，三端稳压块N3的输出端3脚为+V电源端，电容C16为滤波电容。电压转换器N1的输入端8脚与三端稳压块N3的3脚连接，电压转换器N1的2脚和4脚接电解电容C3的两端，N1的3脚接地，N1的输出端5脚接二极管V5的负极，二极管V5的正极为-V电源端，电解电容C2为滤波电容。稳压器N6的输入端1脚与VDD端连接，稳压器N6的0脚和2脚并线后接地，稳压器N6的输出端3脚为VSS电源端，电容C22为滤波电容。稳压二极管V7的正极接地，负极VJ端与电阻R39连接，电阻R39另一端接电源VCC端，VJ端还与放大器N7A的正向输入端3脚连接，N7A的反向输入端2脚与输出端1脚间接有电阻R38，反向输入端2脚还与电阻R37连接，电阻R37另一端接地，放大器N7A的4脚接+V电源端，放大器N7A的输出端1脚为+6V电源端。VJ端还与电阻R41连接，电阻R41另一端连接放大器N7B的反向输入端6脚，放大器N7B的反向输入端6脚和输出端7脚之间连接有电阻R48，放大器N7B的正向输入端5脚连接电阻R40，电阻R40另一端接地，放大器N7B的11脚接-V电源端，放大器N7B的输出端7脚为-6V电源端。VJ端还与电阻R68的一端连接，电阻R68的另一端与可变电阻R29的一个固定端连接，可变电阻R29的另一个固定端与电阻R69、R70串联后接地，可变电阻R29的可变端为1.5V电源端。

见图5，本实施例的电磁阀2是型号为QVT307的电磁阀J1；压力传感器3是型号为DCXL01DN的压力传感器W2，信号放大电路4具有型号为AD620的放大器N4；A/D转换电路5具有型号为MAX111的A/D转换器D8；单片机6是型号为AT89C51的单片机D2；看门狗电路7具有型号为MAX813L的集成电路D1；存储器8是型号为AT93C46的存储器D6；调零电路4-1具有型号为TLC27L4的放大器N7D；信号显示电路11具有型号为TBA5011H的数码管D3、D4、D5；电磁阀控制电路12具有型号为4001的二极管V11，型号为8050的三极管V1，型号为8550的三极管V10；信号输出电路13-1具有型号为9013的三极管V4和型号为8550的三极管V8，型号为4001的二极管V2、V3，型号为521-1的光电耦合器D7。

压力传感器W2的1脚和6脚并线后接地，W2的信号输出端3脚和5脚分别与放大器N4的输入端3脚和2脚对应连接，W2的2脚、4脚分别接+6V电源端和-6V电源端；电阻R44和可变电阻R42串联后连接在放大器N4的1脚与8脚之间；放大器N4的7脚与电阻R36连接，电阻R36的另一端接+V电源端，电解电容C6为滤波电容；放大器N4的4脚与电阻R43连接，电阻R43的另一端接-V电源端，电解电容C7为滤波电容；放大器N4的REF端接放大器N7D的输出端14脚，放大器N7D的反向输入端13脚与输出端14脚相连，N7D的正向输入端12脚与可变电阻R47的可变端连接，可变电阻R47的两端分别接电阻R45和R46，电阻R45的另一端接+6V电源端，电阻R46的另一端接-6V电源端。放大器N4的输出端6脚与电阻R49连接，电阻R49的另一端接A/D转换器D8的信号输入端1脚；电容C18、电解电容C17、C19为滤波电容；A/D转换器D8的3脚与1.5V电源端连接，A/D转换器D8的4脚和5脚并线后与电阻R67连接，电阻R67另一端与VCC电源端连接，电解电容C20、电容C21为滤波电容；A/D转换器D8的6脚与电阻R66连接，电阻R66另一端接地，A/D转换器D8的2脚、12脚、13脚、14脚、15脚、16脚都与地连接；A/D转换器D8的9脚、10脚、11脚、7脚分别与单片机D2的14脚、16脚、11脚、10脚对应连接。存储器D6的6脚与8脚并线后与VCC电源端连接，存储器D6的5脚接地；存储器D6的1脚、2脚分别与单片机D2的15脚、10脚对应连接；存储器D6的3脚、4脚并线后与单片机D2的11脚连接。遥控接收器D9的2脚与电阻R61连接，电阻R61的另一端接VCC电源端，电解电容C15为滤波电容，遥控接收器D9的3脚接地，1脚与单片机D2的13脚连接。看门狗电路7的集成块D1的2脚接VCC电源端，集成块D1的3脚接地，电容C8为滤波电容，集成块D1的1脚直接与脚8连接，集成块D1的6脚与单片机D2的12脚连接，集成块D1的7脚与单片机D2的复位输入端9脚连接。振荡器J3、电容C9和C10组成振荡电路，与单片机的18、19脚连接。单片机的31脚和40脚并线后接VCC电源端，单片机的20脚接地，20脚和31脚之间连接有电容C14。密码设置触发电路10由电阻R33和开关S1组成，电阻R33的一端与VCC电源端连接，电阻R33的另一端与单片机的32脚连接，开关S1的一端与地连接，另一端与单片机的32脚连接。信号显示电路11的数码管D3、D4、D5通过电阻R7～R28与单片机的相对应的并行数据口连接，数码管D3、D4、D5的3脚和8脚并线后与VCC电源端连接。单片机的28脚与电磁阀控制电路12的电阻R71连接，电阻R71的另一端接三极管V1的基极，三极管V1的发射极接地，三极管V1的集电极接电阻R4，电阻R4的另一端与电源VSS端连接，三极管V1的集电极还与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端接三极管V10的基极，三极管V10的发射极接电源VSS端，三极管V10的集电极接二极管V11的负极，二极管V11的正极接地。三极管V10的集电极还与电磁阀J1的一端连接，电磁阀J1的另一端接地。信号输出电路13-1由二极管V2、V3，三极管V4、V8，光电耦合器D7，发光二极管L1，电阻R34、R35、R32、R31、R30、R62组成；单片机D2的17脚与信号输出电路13-1的电阻R34连接，电阻R34的另一端接三极管V4的基极，三极管V4的发射极接地，三极管V4的集电极与电阻R35连接，电阻R35的另一端接VDD电源端；三极管V4的集电极还与电阻R32连接，电阻R32的另一端接三极管V8的基极；二极管V2，V3串联，二极管V3的正极与VDD电源端连接，二极管V2的负极与三极管V8的基极连接；三极管V8的发射极与电阻R31连接，电阻R31的另一端接VDD电源端；三极管V8的集电极与电阻R30连接，电阻R30的另一端接地；三极管V8的集电极还与发光二极管L1的正极连接，发光二极管L1的负极作为输出端输出频率信号。为了保护电路，还可在频率信号输出端设置一个光电耦合器D7，发光二极管L1的负极接电阻R62，电阻R62的另一端与光电耦合器D7的输入端连接，光电耦合器D7的输出端为频率信号输出端。

见图3、图2、图4及图5，本实施例的风速测量装置在使用前，通过调整可变电阻R42，可对信号放大电路4的放大器N4的信号放大倍数进行调整，放大器N4的REF端接调零电路4-1，通过调零电路4-1可调整零点电压(即压力传感器3无差压信号输出时A/D转换电路5的输入电压)；本实施例的风速测量装置可安装在煤矿矿井的巷道中，并将信号输出电路13-1的频率信号输出端(FOUT+端)通过相应的电缆线与远程的位于地面上的主控室的相应的信号接收装置相连接。将本装置的风速管1由其进风管段1-1朝向风的流动方向设置，使流过风速管1的风的速度发生改变，从而在风速管1的进风管段1-1和出风管段1-3形成不同的气压；将进风管段1-1和出风管段1-3的气流分别通过第一气压嘴1-4和第二气压嘴1-5引出，形成两个不同的压力，同时将这两个压力分别引至压力传感器3。

在对本实施例的风速测量装置通电后，单片机6同时上电复位；压力传感器3得电后则对所输入的两个压力信号进行处理，得到差压信号的模拟电压信号，由压力传感器3将所获得的有关差压信号的模拟电压信号输至信号放大电路4，信号放大电路4对压差信号进行放大后，输出的模拟电压信号至A/D转换电路5，A/D转换电路5将经过放大的模拟电压信号转换成数字信号后输至单片机6。

单片机6则在上电复位后控制信号显示电路11显示风速，再判断有没有遥控信号输入，如果有遥控信号则对遥控信号进行相应的处理，处理完后返回继续判断有没有遥控信号，如果没有遥控信号，则开始判断是否到达自动调零时间，若到达自动调零时间，则单片机6运行自动调零程序段，也即在单片机6的P27端口输出高电平，控制电磁阀2，使电磁阀2的常开阀2-1关闭，常闭阀2-2打开，然后把没有差压信号时A/D转换电路5的输入电压作为零点电压存储至片外存储器8，之后控制电磁阀2自动恢复到常开常闭状态；若未到达自动调零时间或运行完自动调零程序段后，单片机6开始采集由A/D转换电路5输送的数字信号，单片机6将该数字信号与所存储的零点电压相减后得到调整后的压差信号，根据调整后的差压信号以及存储器8所存储的数据根据公式 $F=k\sqrt{u_x-u_l}+F_0$ 计算风速值；其中F为实际要测量的风速，k为风速曲线的放大倍数，u_x为测量到的风速对应的电压值，u_l为零点电压值，F₀为风速曲线的补偿常数。计算出风速值后再通过并行端口经信号显示电路11的电阻R7～R28将计算出的风速值的信号传送到数码管D3、D4、D5而进行显示，单片机6同时还在其17脚输出频率为200至1000Hz的频率信号至信号输出电路13-1，信号输出电路13-1则可通过其频率信号输出端(FOUT+端)把以频率方式表示的风速信号向外传输至主控室。

上述看门狗电路7用于上电时复位和即时监控单片机6的程序运行，当单片机6运行进入死循环时，则自动进行复位。存储器8用来储存信息；遥控接收器9用于接收遥控信号，通过遥控器可更改可调参数；密码设置触发电路10使用时与遥控接收器9配合，可以给遥控接收器9设置进入密码或修改进入密码；电源电路14为各电路提供工作电源。

(实施例2、风速测量装置及检测矿井风速的方法)

见图2、图3、图4及图6，其余与实施例1相同，不同之处在于：压力传感器3具有型号为DC001NDC4的带信号放大功能的压力传感器W1；压力传感器W1的信号输出端与电阻R1连接，电阻R1的另一端与电位器R2的一个固定端连接，电位器R2另一个固定端接地。电位器R2的可变端与电阻R49连接。信号输出电路13-2由型号为LM331的频率/电流转换器N5，型号为LM358的放大器N8，型号为9103的三极管V9，电阻R50～R60，R64，R65，电容C11，C12，C13以及发光二极管L2组成。单片机D2的17脚经隔直电容C13后与频率/电流转换器N5的6脚连接，频率/电流转换器N5的6脚与VCC电源端之间连接有电阻R57，频率/电流转换器N5的7脚与VCC电源端之间连接有电阻R58，频率/电流转换器N5的7脚还与地之间连接有电阻R59，频率/电流转换器N5的8脚直接与VCC电源端连接，频率/电流转换器N5的5脚与VCC电源端之间连接有电阻R55、与地之间连接有电容C12，频率/电流转换器N5的2脚与地之间连接有电阻R56，频率/电流转换器N5的3脚、4脚并线后接地，电阻R54与电容C11并联后一端与地连接，另一端与频率/电流转换器N5的1脚连接；频率/电流转换器N5的1脚还与放大器N8B的正向输入端5脚连接；放大器N8B的8脚接VDD电源端，4脚接地；放大器N8B的反向输入端6脚与输出端7脚连接；放大器N8B的输出端7脚与电阻R50连接，电阻R50的另一端与放大器N8A的正向输入端3脚连接，N8A的反向输入端2脚接电阻R52，电阻R52的另一端接地；N8A的反向输入端2脚还与电阻R51连接，电阻R51的另一端接三极管V9的发射极，放大器N8A的输出端1脚与三极管V9的基极连接，三极管V9的集电极与电阻R64连接，电阻R64的另一端接VDD电源端；可变电阻R60与电阻R53串联后一端与三极管V9的发射极连接，另一端发光二极管L2的正极连接；放大器N8A的正向输入端3脚还与电阻R65连接，电阻R65的另一端与发光二极管L2的正极连接，发光二极管L2的负极作为信号输出电路13-2的输出端，输出4至20mA电流信号。本实施例的风速管1采用准备例2所得到的风速管。

(实施例3、风速测量装置及检测矿井风速的方法)

其余与实施例2相同，不同之处在于，本实施例所采用的风速管1为准备例3所得到。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1、一种风速测量装置，具有压力传感器(3)、信号放大电路(4)、A/D转换电路(5)、单片机(6)、看门狗电路(7)和电源电路(14)；压力传感器(3)具有两个气体压力感应端口；压力传感器(3)的气体压力电信号输出端接信号放大电路(4)的输入端；信号放大电路(4)的输出端接A/D转换电路(5)的输入端；A/D转换电路(5)的输出端接单片机(6)的压力信号输入端；看门狗电路(7)与单片机(6)的复位端电连接；其特征在于：该风速测量装置还具有风速管(1)、存储器(8)；还具有信号显示电路(11)、信号输出电路(13)；风速管(1)具有收缩型管体和气压嘴，收缩型管体由依次连接的进风管段(1-1)、连接管段(1-2)和出风管段(1-3)组成；风速管(1)的进风管段(1-1)的截面积大于出风管段(1-3)的截面积，风速管的连接管段(1-2)为收缩管，其与进风管段(1-1)相连的一端的截面积与进风管段(1-1)的截面积相同，其与出风管段(1-3)相连的一端的截面积与出风管段(1-3)的截面积相同；气压嘴有两个，它们是第一气压嘴(1-4)和第二气压嘴(1-5)；第一气压嘴(1-4)连接在进风管段(1-1)上，第二气压嘴(1-5)连接在出风管段(1-3)上；且第一气压嘴(1-4)和第二气压嘴(1-5)位于收缩型管体的同一侧；风速管(1)的各气压嘴通过管路与压力传感器(3)的相应一个气体压力感应端口连接；单片机(6)的并行显示信号输出端与信号显示电路(11)电连接，单片机(6)的串行显示信号输出端与信号输出电路(13)电连接；信号输出电路(13)设有频率信号或电流信号输出端；存储器(8)与单片机(6)的信号存取端口电连接；电源电路(14)具有可与外接电源相电连接的端口，电源电路(14)的各输出端与压力传感器(3)、信号放大电路(4)、A/D转换电路(5)、单片机(6)、看门狗电路(7)、存储器(8)、信号显示电路(11)和信号输出电路(13)的电源端电连接；还具有电磁阀控制电路(12)和电磁阀(2)；电磁阀(2)是二位三通电磁阀；电磁阀(2)设置在与风速管(1)的第二气压嘴(1-5)相连的管路上、且串联在风速管(1)的第二气压嘴(1-5)与压力传感器(3)的相应一个气体压力感应端口之间，且电磁阀(2)的第三个端口通过管路与设置在风速管(1)的第一气压嘴(1-4)与压力传感器(3)的相应一个气体压力感应端口之间的管路相连通，其中，在风速管(1)的第二气压嘴(1-5)与压力传感器(3)的相应一个气体压力感应端口之间设置的是电磁阀(2)的常开阀(2-1)，第三个端口处设置的是电磁阀(2)的常闭阀(2-2)；单片机(6)的电磁阀控制信号输出端与电磁阀控制电路(12)的信号输入端电连接，电磁阀控制电路(12)的信号输出端与电磁阀(2)的控制端电连接。

2、根据权利要求1所述的风速测量装置，其特征在于：风速管(1)的收缩型管体进风管段(1-1)和出风管段(1-3)均为圆柱管形结构，进风管段(1-1)和出风管段(1-3)的截面积比为4∶1至40∶1；连接管段(1-2)为圆台管形结构；两个气压嘴为圆柱管形。

3、根据权利要求1所述的风速测量装置，其特征在于：风速管(1)的第一气压嘴(1-4)位于进风管段(1-1)的中间位置，第二气压嘴(1-5)位于出风管段(1-3)的中间位置；收缩型管体的长度为75至360毫米，收缩型管体的进风管段(1-1)、连接管段(1-2)、出风管段(1-3)的长度比为1∶1∶1。

4、根据权利要求1至3之一所述的风速测量装置，其特征在于：压力传感器(3)是超低压压力传感器；A/D转换电路(5)是型号为MAX111的A/D转换器；单片机(6)是型号为AT89C51的单片机；看门狗电路(7)是型号为MAX813L的集成电路；显示电路(11)是型号为TBA501H的数码管。

5、根据权利要求1至3之一所述的风速测量装置，其特征在于：还具有遥控接收电路(9)和密码设置触发电路(10)；遥控接收电路(9)的输出端接单片机(6)的中断端口；密码设置触发电路(10)的输出端接单片机(6)的密码设置触发信号输入端。

6、由权利要求1所述的风速测量装置检测矿井风速的方法，其特征在于：具有下列步骤：①对风速测量装置通电，单片机(6)上电复位，单片机(6)在上电复位后控制信号显示电路(11)显示风速，判断是否达到自动调零时间，若到达自动调零时间，则单片机(6)运行自动调零程序段，也即在单片机(6)的P27端口输出高电平，控制电磁阀(2)，使电磁阀(2)的常开阀(2-1)关闭、常闭阀(2-2)打开，然后把没有差压信号时A/D转换电路(5)的输入电压作为零点电压存储至片外存储器(8)，之后控制电磁阀(2)自动恢复到常开常闭状态；②将风速管(1)由其进风管段(1-1)朝向风的流动方向设置，使流过风速管(1)的风的速度发生改变，从而在风速管(1)的进风管段(1-1)和出风管段(1-3)形成不同的气压；③将进风管段(1-1)和出风管段(1-3)的气流分别通过第一气压嘴(1-4)和第二气压嘴(1-5)引出，形成两个不同的压力，同时将这两个压力分别引至压力传感器(3)；④压力传感器(3)对所输入的两个压力信号进行处理后，得到差压信号的模拟信号，由压力传感器(3)将所获得的有关差压信号的模拟信号经A/D转换电路(5)转换成数字信号后输入单片机(6)中；⑤由单片机(6)根据差压信号以及存储器(8)所存储的数据和公式计算出风速值；⑥单片机(6)将计算得到的风速值由信号显示电路(11)显示出来，同时通过信号输出电路(13)将有关风速的信号向装置外输出。

7、根据权利要求6所述的风速测量装置检测矿井风速的方法，其特征在于：风速测量装置还具有遥控接收电路(9)，遥控接收电路(9)的输出端接单片机(6)的中断端口；在第①步单片机(6)判断是否达到自动调零时间之前，还要进行是否有遥控信号输入的判断，如果没有遥控信号，则开始判断是否到达自动调零时间。

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