CN203825031U - 一种矿用皮托管式风速传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种矿用皮托管式风速传感器，包括壳体、挂钩、皮托管、航空插座和电路装置；皮托管固定安装在壳体的下侧；挂钩固定安装在壳体的上端；航空插座密封固定安装在壳体的侧面上；电路装置包括第一电路板、第二电路板、显示数码管、报警蜂鸣器、报警指示灯和温度传感器；第一电路板上设有差压检测模块和信号放大模块；第二电路板上设有单片机处理、显示驱动及红外接收模块；皮托管的风速差压信号经差压检测模块、信号放大模块送单片机处理模块进行处理。本实用新型功能全面、性价比高，检测精度和灵敏度高，长期稳定性能好，维护方便，节约使用运行成本且能够在现场方便地进行零点校准和自动进行线性校准，适于煤矿井下使用。

Description

一种矿用皮托管式风速传感器

技术领域

本实用新型涉及风速传感器技术领域，具体涉及一种矿用皮托管式风速传感器。

背景技术

煤矿井下环境含有包括瓦斯、一氧化碳、硫化氢等多种有害气体以及由于煤炭的开采带来的大量浮尘，对矿井下安全生产和矿工的健康及生命安全带来很大影响。因而矿井下一般都利用通风系统排除有毒有害气体和粉尘。通风系统的应用需要对风速进行测量，因而风速传感器得到了大量的应用。传统的矿用风速传感器为利用超声波涡街原理设计而成，由于井下的喷浆、粉尘或冲刷巷道等原因，容易造成使用过程中超声波探头性能减弱，常常不能正确反映煤矿环境中的风速值，给矿方以误判断，为了使超声波风速传感器能够长时间正常工作，矿上需要在较短的周期内派人定期清洗超声波探头，费时费力。目前矿井下差压式风速传感器逐步得到应用，该型传感器具有较高的灵敏度且经过标校后测试精度可以达到±0.2m/s；但目前常见的差压式风速传感器也存在不足：一是长期稳定工作性能不够，限制了其测量精度和可靠性；二是电路装置部分，用于检测及显示等功能的电路均集中在一块电路板上，当某一部分出现问题时需要对整个电路板进行维护与更换，成本高；三是现场使用过程中，传感器的线性校准和零点校准比较困难；四是功能不够全面。皮托管（Pitot），又称空速管，是由法国工程师亨利·皮托于十八世纪初发明并在十九世纪中叶由法国科学家亨利·达西改进，利用安装在流体运动方向上的两根直管产生的压差来测量液体或气体的流量或流速的检测元件。皮托管还被称为气流方向传感器或流向角感应器，其在空气流速检测方面得到广泛的应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是：克服现有技术的不足，提供一种功能全面、性价比高、使用时检测灵敏度和检测精度高、长期工作稳定性好、维护方便、能够在现场方便地进行零点校准和自动进行线性校准的矿用皮托管式风速传感器。

本实用新型的技术方案是：本实用新型的矿用皮托管式风速传感器，其结构特点是：包括壳体、皮托管、航空插座和电路装置；

上述的壳体包括前盖和后盖；前盖为由前侧板、左侧板、右侧板、上侧板和下侧板一体组成的半封闭结构的方形一体件，前盖的后端开口；前盖的前侧板的右下部设有透声孔；前盖的前侧板的左上部设有数码管安装槽孔；前盖的右侧板上设有航空插座安装孔；前盖的下侧板的中间位置设有温度传感器安装孔；前盖的下侧板的左右两侧分别各设有1个报警指示灯安装孔；前盖的下侧板的中部分左右各设有1个皮托管安装连接孔；后盖为与前盖的后端开口形状相适应的板体件，后盖与前盖密封固定连接；

上述的皮托管包括全压管和静压管；皮托管的全压管和静压管分别由其上端固定安装在前盖的下侧板的2个皮托管安装连接孔处；皮托管具有差压信号输出端；

航空插座密封固定设置在前盖的右侧板的航空插座安装孔内；

电路装置包括第一电路板、第二电路板、显示数码管、报警蜂鸣器、报警指示灯、温度传感器和遥控器；第一电路板上设置有差压检测模块和信号放大模块；第二电路板上设置有单片机处理模块、显示驱动模块和红外接收模块；第一电路板和第二电路板固定安装在壳体内；显示数码管密封固定安装在前盖的前侧板的数码管安装槽孔内；报警蜂鸣器固定安装在前盖的前侧板上且位于透声孔的后端；报警指示灯设有2个，该2个报警指示灯在前盖的下侧板的2个报警指示灯安装孔内分别各密封固定安装1个；温度传感器密封固定安装在前盖的下侧板的温度传感器安装孔内；

差压检测模块、信号放大模块以及显示驱动模块分别设有信号输入端和信号输出端；单片机处理模块设有检测信号输入端、温度信号输入端、设置信号输入端、风速信号输出端、显示信号输出端、声音报警信号输出端和光报警信号输出端；显示数码管、报警蜂鸣器以及报警指示灯分别设有信号输入端；温度传感器设有信号输出端；红外接收模块设有信号输出端和红外信号输入端；遥控器具有红外信号输出端；

上述的差压检测模块的信号输入端与皮托管的差压信号输出端通过软管连接；信号放大模块的信号输入端与差压检测模块的信号输出端信号电连接；单片机处理模块的检测信号输入端与信号放大模块的信号输出端信号电连接；单片机处理模块的温度信号输入端与温度传感器的信号输出端信号电连接；显示驱动模块的信号输入端与单片机处理模块的显示信号输出端信号电连接；显示数码管的信号输入端与显示驱动模块的信号输出端信号电连接；报警蜂鸣器的信号输入端与单片机处理模块的声音报警信号输出端信号电连接；报警指示灯的信号输入端与单片机处理模块的光报警信号输出端信号电连接；单片机处理模块的设置信号输入端与红外接收模块的信号输出端信号电连接；红外接收模块的红外信号输入端与遥控器的红外信号输出端通信；使用时，单片机处理模块的风速信号输出端通过航空插座输出信号。

进一步的方案是：还包括挂钩；上述的壳体的前盖的上侧板上分左右固定设有2个挂钩连接件；挂钩与2个挂钩连接件可活动连接。

进一步的方案还有：还包括挂钩和风向指示牌；上述的风向指示牌为标贴件，风向指示牌粘贴在前盖的前侧板的下侧中间处或者后盖的后端面的下侧中间处。 

本实用新型具有积极的效果：（1）本实用新型的矿用皮托管式风速传感器，功能全面、性价比高。（2）本实用新型的矿用皮托管式风速传感器，使用时检测精度和灵敏度高，具有良好的长期稳定性能，能够保证传感器在煤矿环境中长时间的测试精度。（3）本实用新型的矿用皮托管式风速传感器，将检测放大模块设置在一块电路板上，将单片机信号处理模块以及显示模块等设置在另一块电路板上，使得维护、更换简单方便，节约使用运行成本。（4）本实用新型的矿用皮托管式风速传感器，用数码管对检测到的风速信号进行实时显示，实用方便；且本质安全隔爆，能够在使用现场方便地通过遥控器进行零点校准，并能自动进行线性校准，提高了传感器的测试精度和长期工作的稳定性，适于煤矿井下使用。

附图说明

图1为本实用新型的外部结构示意图；

图2为图1的后视图；

图3为图1的俯视图；

图4为本实用新型的电路装置的结构框图；图中还示意性地显示了电路装置与皮托管的信号连接关系。

上述附图中的附图标记如下：

壳体1，前盖11，透声孔11-1，挂钩连接件11-2，后盖12，

挂钩2，

风向指示牌3，

皮托管4，

航空插座5，

电路装置6，差压检测模块61，信号放大模块62，单片机处理模块63，显示驱动模块64，显示数码管65，报警蜂鸣器66，报警指示灯67，温度传感器68，红外接收模块69，遥控器60。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

（实施例1）

见图1至图3，本实施例的矿用皮托管式风速传感器，主要由壳体1、挂钩2、风向指示牌3、皮托管4、航空插座5和电路装置6组成。

壳体1的材质为不锈钢。壳体1由前盖11和后盖12组成。前盖11为由前侧板、左侧板、右侧板、上侧板和下侧板一体组成的半封闭结构的方形一体件，前盖11的后端开口。前盖11的前侧板的右下部设有透声孔11-1；前盖11的前侧板的左上部设有数码管安装槽孔；前盖11的上侧板上分左右固定设有2个挂钩连接件11-2；前盖11的右侧板上设有左右向贯通的航空插座安装孔；前盖11的下侧板的中间位置上设有1个上下向贯通的温度传感器安装孔；前盖11的下侧板的左右两侧分别各设有1个上下向贯通的报警指示灯安装孔；前盖11的下侧板的中部分左右各设有1个皮托管安装连接孔，该2个皮托管安装连接孔分别位于温度传感器安装孔的左右两侧。后盖12为与前盖11的后端开口形状相适应的板体件，安装时，后盖12与前盖11通过螺钉和密封圈密封固定连接。

挂钩2的材质为不锈钢。挂钩2与壳体1的前盖11的上侧板上的2个挂钩连接件11-2可活动连接。挂钩2用于使用时在矿井内方便悬挂设置本装置。

风向指示牌3为标贴件，风向指示牌3粘贴在前盖11的前侧板的下侧中间处或者粘贴在后盖12的下侧中间处。本实施例中，优选风向指示牌3粘贴在前盖11的前侧板的下侧中间处。风向指示牌3用于指示风向。设定风向牌3的箭头所指的方向为正向，其相反的方向则为反向。

皮托管4具有全压管和静压管，皮托管4的全压管和静压管分别由其上端固定安装在前盖11的下侧板的2个皮托管安装连接孔处。皮托管4具有差压信号输出端。

航空插座5密封固定设置在前盖11的右侧板的航空插座安装孔内。航空插座5用于信号线和电源线的走线。

见图4，电路装置6主要由第一电路板、第二电路板、显示数码管65、报警蜂鸣器66、报警指示灯67、温度传感器68和遥控器60组成。第一电路板上设置有差压检测模块61和信号放大模块62；第二电路板上设置有单片机处理模块63、显示驱动模块64和红外接收模块69。第一电路板和第二电路板固定安装在壳体1内；显示数码管65密封固定安装在前盖11的前侧板的数码管安装槽孔内；报警蜂鸣器66固定安装在前盖11的前侧板上且位于透声孔11-1的后端；报警指示灯67设有2个，该2个报警指示灯67在前盖11的下侧板的2个报警指示灯安装孔内分别各密封固定安装1个；温度传感器68密封固定安装在前盖11的下侧板的温度传感器安装孔内。

差压检测模块61、信号放大模块62以及显示驱动模块64分别设有信号输入端和信号输出端；单片机处理模块63设有检测信号输入端、温度信号输入端、设置信号输入端、风速信号输出端、显示信号输出端、声音报警信号输出端和光报警信号输出端；显示数码管65、报警蜂鸣器66以及报警指示灯67分别设有信号输入端；温度传感器68设有信号输出端；红外接收模块69设有信号输出端和红外信号输入端；遥控器60具有红外信号输出端。

差压检测模块61的信号输入端与皮托管4的差压信号输出端通过软管连接；信号放大模块62的信号输入端与差压检测模块61的信号输出端信号电连接；单片机处理模块63的检测信号输入端与信号放大模块62的信号输出端信号电连接；单片机处理模块63的温度信号输入端与温度传感器68的信号输出端信号电连接；显示驱动模块64的信号输入端与单片机处理模块63的显示信号输出端信号电连接；显示数码管65的信号输入端与显示驱动模块64的信号输出端信号电连接；报警蜂鸣器66的信号输入端与单片机处理模块63的声音报警信号输出端信号电连接；报警指示灯67的信号输入端与单片机处理模块63的光报警信号输出端信号电连接；单片机处理模块63的设置信号输入端与红外接收模块69的信号输出端信号电连接；红外接收模块69的红外信号输入端与遥控器60的红外信号输出端通信；使用时，单片机处理模块63的风速信号输出端通过航空插座5与监控后台信号电连接。

本实施例的矿用皮托管式风速传感器的工作原理及工作过程简述如下：

将本实施例的矿用皮托管式风速传感器放入矿井内的风速场中，皮托管4检测环境中的风速并将之转换为差压信号传输给电路装置6的差压检测模块61，差压检测模块61采集差压信号并将其转换为电信号后，该电信号经信号放大模块62放大后传输给单片机处理模块63进行处理，单片机处理模块63将该信号按照设定的现有程序转换成风速信号后，一方面通过显示驱动模块64驱动显示数码管65进行现场实时显示；另一方面通过航空插座5传输给后台监控系统；当被检测的风向与风向指示牌所指方向一致时，显示数码管65显示风速值为正值，反之则显示风速值为负值。当风速信号达到设定的报警阈值时，单片机处理模块63发出信号，使得报警蜂鸣器66和报警指示灯67同时就地进行声、光报警。

单片机处理模块内设置有自动校准时间，当达到了自动标校准的时间时，则单片机处理模块通过温度传感器68自动采集当前的外部温度，通过皮托管4采集当前的大气压参数，并根据出厂做好的数据库，进行遍历查找对应外部环境下的线性系数值进行自动线性标校。当需要在现场进行零点校准时，用户只需将长度和口径合适的软管将皮托管4的2根管互联，然后通过遥控器60发送标校命令即可完成，操作简单方便。

综上，本实施例的矿用皮托管式风速传感器，功能全面、性价比高；使用时检测精度和灵敏度高，具有良好的长期稳定性能，能够保证传感器在煤矿环境中长时间的测试精度；将检测放大模块设置在一块电路板上，将单片机信号处理模块以及显示模块等设置在另一块电路板上，使得维护、更换简单方便，节约使用运行成本；用数码管对检测到的风速信号进行实时显示，实用方便；且本质安全隔爆，能够在使用现场方便地自动进行线性校准并通过遥控器进行零点校准，提高了传感器的测试精度和长期工作的稳定性，适于煤矿井下使用。

以上实施例是对本实用新型的具体实施方式的说明，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本实用新型的专利保护范围。

Claims (3)

1.一种矿用皮托管式风速传感器，其特征在于：包括壳体（1）、皮托管（4）、航空插座（5）和电路装置（6）；

所述的壳体（1）包括前盖（11）和后盖（12）；前盖（11）为由前侧板、左侧板、右侧板、上侧板和下侧板一体组成的半封闭结构的方形一体件，前盖（11）的后端开口；前盖（11）的前侧板的右下部设有透声孔（11-1）；前盖（11）的前侧板的左上部设有数码管安装槽孔；前盖（11）的右侧板上设有航空插座安装孔；前盖（11）的下侧板的中间位置设有温度传感器安装孔；前盖（11）的下侧板的左右两侧分别各设有1个报警指示灯安装孔；前盖（11）的下侧板的中部分左右各设有1个皮托管安装连接孔；后盖（12）为与前盖（11）的后端开口形状相适应的板体件，后盖（12）与前盖（11）密封固定连接；

所述的皮托管（4）包括全压管和静压管；皮托管（4）的全压管和静压管分别由其上端固定安装在前盖（11）的下侧板的2个皮托管安装连接孔处；皮托管（4）具有差压信号输出端；

航空插座（5）密封固定设置在前盖（11）的右侧板的航空插座安装孔内；

电路装置（6）包括第一电路板、第二电路板、显示数码管（65）、报警蜂鸣器（66）、报警指示灯（67）、温度传感器（68）和遥控器（60）；第一电路板上设置有差压检测模块（61）和信号放大模块（62）；第二电路板上设置有单片机处理模块（63）、显示驱动模块（64）和红外接收模块（69）；第一电路板和第二电路板固定安装在壳体（1）内；显示数码管（65）密封固定安装在前盖（11）的前侧板的数码管安装槽孔内；报警蜂鸣器（66）固定安装在前盖（11）的前侧板上且位于透声孔（11-1）的后端；报警指示灯（67）设有2个，该2个报警指示灯（67）在前盖（11）的下侧板的2个报警指示灯安装孔内分别各密封固定安装1个；温度传感器（68）密封固定安装在前盖（11）的下侧板的温度传感器安装孔内；

差压检测模块（61）、信号放大模块（62）以及显示驱动模块（64）分别设有信号输入端和信号输出端；单片机处理模块（63）设有检测信号输入端、温度信号输入端、设置信号输入端、风速信号输出端、显示信号输出端、声音报警信号输出端和光报警信号输出端；显示数码管（65）、报警蜂鸣器（66）以及报警指示灯（67）分别设有信号输入端；温度传感器（68）设有信号输出端；红外接收模块（69）设有信号输出端和红外信号输入端；遥控器（60）具有红外信号输出端；

所述的差压检测模块（61）的信号输入端与皮托管（4）的差压信号输出端通过软管连接；信号放大模块（62）的信号输入端与差压检测模块（61）的信号输出端信号电连接；单片机处理模块（63）的检测信号输入端与信号放大模块（62）的信号输出端信号电连接；单片机处理模块（63）的温度信号输入端与温度传感器（68）的信号输出端信号电连接；显示驱动模块（64）的信号输入端与单片机处理模块（63）的显示信号输出端信号电连接；显示数码管（65）的信号输入端与显示驱动模块（64）的信号输出端信号电连接；报警蜂鸣器（66）的信号输入端与单片机处理模块（63）的声音报警信号输出端信号电连接；报警指示灯（67）的信号输入端与单片机处理模块（63）的光报警信号输出端信号电连接；单片机处理模块（63）的设置信号输入端与红外接收模块（69）的信号输出端信号电连接；红外接收模块（69）的红外信号输入端与遥控器（60）的红外信号输出端通信；使用时，单片机处理模块（63）的风速信号输出端通过航空插座（5）输出信号。

2.根据权利要求1所述的矿用皮托管式风速传感器，其特征在于：还包括挂钩（2）；所述的壳体（1）的前盖（11）的上侧板上分左右固定设有2个挂钩连接件（11-2）；挂钩（2）与2个挂钩连接件（11-2）可活动连接。

3.根据权利要求1所述的矿用皮托管式风速传感器，其特征在于：还包括挂钩（2）和风向指示牌（3）；所述的风向指示牌（3）为标贴件，风向指示牌（3）粘贴在前盖（11）的前侧板的下侧中间处或者后盖（12）的后端面的下侧中间处。