一種礦用皮托管式風速傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供一種礦用皮托管式風速傳感器，包括殼體、掛鉤、皮托管、航空插座和電路裝置；皮托管固定安裝在殼體的下側(cè)；掛鉤固定安裝在殼體的上端；航空插座密封固定安裝在殼體的側(cè)面上；電路裝置包括第一電路板、第二電路板、顯示數(shù)碼管、報警蜂鳴器、報警指示燈和溫度傳感器；第一電路板上設(shè)有差壓檢測模塊和信號放大模塊；第二電路板上設(shè)有單片機處理、顯示驅(qū)動及紅外接收模塊；皮托管的風速差壓信號經(jīng)差壓檢測模塊、信號放大模塊送單片機處理模塊進行處理。本實用新型功能全面、性價比高，檢測精度和靈敏度高，長期穩(wěn)定性能好，維護方便，節(jié)約使用運行成本且能夠在現(xiàn)場方便地進行零點校準和自動進行線性校準，適于煤礦井下使用。
【專利說明】一種礦用皮托管式風速傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及風速傳感器【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種礦用皮托管式風速傳感器。【背景技術(shù)】
[0002]煤礦井下環(huán)境含有包括瓦斯、一氧化碳、硫化氫等多種有害氣體以及由于煤炭的開采帶來的大量浮塵，對礦井下安全生產(chǎn)和礦工的健康及生命安全帶來很大影響。因而礦井下一般都利用通風系統(tǒng)排除有毒有害氣體和粉塵。通風系統(tǒng)的應(yīng)用需要對風速進行測量，因而風速傳感器得到了大量的應(yīng)用。傳統(tǒng)的礦用風速傳感器為利用超聲波渦街原理設(shè)計而成，由于井下的噴漿、粉塵或沖刷巷道等原因，容易造成使用過程中超聲波探頭性能減弱，常常不能正確反映煤礦環(huán)境中的風速值，給礦方以誤判斷，為了使超聲波風速傳感器能夠長時間正常工作，礦上需要在較短的周期內(nèi)派人定期清洗超聲波探頭，費時費力。目前礦井下差壓式風速傳感器逐步得到應(yīng)用，該型傳感器具有較高的靈敏度且經(jīng)過標校后測試精度可以達到±0.2m/s ;但目前常見的差壓式風速傳感器也存在不足:一是長期穩(wěn)定工作性能不夠，限制了其測量精度和可靠性；二是電路裝置部分，用于檢測及顯示等功能的電路均集中在一塊電路板上，當某一部分出現(xiàn)問題時需要對整個電路板進行維護與更換，成本高；三是現(xiàn)場使用過程中，傳感器的線性校準和零點校準比較困難；四是功能不夠全面。皮托管(Pitot)，又稱空速管，是由法國工程師亨利.皮托于十八世紀初發(fā)明并在十九世紀中葉由法國科學家亨利.達西改進，利用安裝在流體運動方向上的兩根直管產(chǎn)生的壓差來測量液體或氣體的流量或流速的檢測元件。皮托管還被稱為氣流方向傳感器或流向角感應(yīng)器，其在空氣流速檢測方面得到廣泛的應(yīng)用。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種功能全面、性價比高、使用時檢測靈敏度和檢測精度高、長期工作穩(wěn)定性好、維護方便、能夠在現(xiàn)場方便地進行零點校準和自動進行線性校準的礦用皮托管式風速傳感器。
[0004]本實用新型的技術(shù)方案是:本實用新型的礦用皮托管式風速傳感器，其結(jié)構(gòu)特點是:包括殼體、皮托管、航空插座和電路裝置；
[0005]上述的殼體包括前蓋和后蓋；前蓋為由前側(cè)板、左側(cè)板、右側(cè)板、上側(cè)板和下側(cè)板一體組成的半封閉結(jié)構(gòu)的方形一體件，前蓋的后端開口 ；前蓋的前側(cè)板的右下部設(shè)有透聲孔；前蓋的前側(cè)板的左上部設(shè)有數(shù)碼管安裝槽孔；前蓋的右側(cè)板上設(shè)有航空插座安裝孔；前蓋的下側(cè)板的中間位置設(shè)有溫度傳感器安裝孔；前蓋的下側(cè)板的左右兩側(cè)分別各設(shè)有I個報警指示燈安裝孔；前蓋的下側(cè)板的中部分左右各設(shè)有I個皮托管安裝連接孔；后蓋為與前蓋的后端開口形狀相適應(yīng)的板體件，后蓋與前蓋密封固定連接；
[0006]上述的皮托管包括全壓管和靜壓管；皮托管的全壓管和靜壓管分別由其上端固定安裝在前蓋的下側(cè)板的2個皮托管安裝連接孔處；皮托管具有差壓信號輸出端；
[0007]航空插座密封固定設(shè)置在前蓋的右側(cè)板的航空插座安裝孔內(nèi)；[0008]電路裝置包括第一電路板、第二電路板、顯示數(shù)碼管、報警蜂鳴器、報警指示燈、溫度傳感器和遙控器；第一電路板上設(shè)置有差壓檢測模塊和信號放大模塊；第二電路板上設(shè)置有單片機處理模塊、顯示驅(qū)動模塊和紅外接收模塊；第一電路板和第二電路板固定安裝在殼體內(nèi)；顯示數(shù)碼管密封固定安裝在前蓋的前側(cè)板的數(shù)碼管安裝槽孔內(nèi)；報警蜂鳴器固定安裝在前蓋的前側(cè)板上且位于透聲孔的后端；報警指示燈設(shè)有2個，該2個報警指示燈在前蓋的下側(cè)板的2個報警指示燈安裝孔內(nèi)分別各密封固定安裝I個；溫度傳感器密封固定安裝在前蓋的下側(cè)板的溫度傳感器安裝孔內(nèi)；
[0009]差壓檢測模塊、信號放大模塊以及顯示驅(qū)動模塊分別設(shè)有信號輸入端和信號輸出端；單片機處理模塊設(shè)有檢測信號輸入端、溫度信號輸入端、設(shè)置信號輸入端、風速信號輸出端、顯示信號輸出端、聲音報警信號輸出端和光報警信號輸出端；顯示數(shù)碼管、報警蜂鳴器以及報警指示燈分別設(shè)有信號輸入端；溫度傳感器設(shè)有信號輸出端；紅外接收模塊設(shè)有信號輸出端和紅外信號輸入端；遙控器具有紅外信號輸出端；
[0010]上述的差壓檢測模塊的信號輸入端與皮托管的差壓信號輸出端通過軟管連接；信號放大模塊的信號輸入端與差壓檢測模塊的信號輸出端信號電連接；單片機處理模塊的檢測信號輸入端與信號放大模塊的信號輸出端信號電連接；單片機處理模塊的溫度信號輸入端與溫度傳感器的信號輸出端信號電連接；顯示驅(qū)動模塊的信號輸入端與單片機處理模塊的顯示信號輸出端信號電連接；顯示數(shù)碼管的信號輸入端與顯示驅(qū)動模塊的信號輸出端信號電連接；報警蜂鳴器的信號輸入端與單片機處理模塊的聲音報警信號輸出端信號電連接；報警指示燈的信號輸入端與單片機處理模塊的光報警信號輸出端信號電連接；單片機處理模塊的設(shè)置信號輸入端與紅外接收模塊的信號輸出端信號電連接；紅外接收模塊的紅外信號輸入端與遙控器的紅外信號輸出端通信；使用時，單片機處理模塊的風速信號輸出端通過航空插座輸出信號。
[0011]進一步的方案是:還包括掛鉤；上述的殼體的前蓋的上側(cè)板上分左右固定設(shè)有2個掛鉤連接件；掛鉤與2個掛鉤連接件可活動連接。
[0012]進一步的方案還有:還包括掛鉤和風向指示牌；上述的風向指示牌為標貼件，風向指示牌粘貼在前蓋的前側(cè)板的下側(cè)中間處或者后蓋的后端面的下側(cè)中間處。
[0013]本實用新型具有積極的效果:(1)本實用新型的礦用皮托管式風速傳感器，功能全面、性價比高。(2)本實用新型的礦用皮托管式風速傳感器，使用時檢測精度和靈敏度高，具有良好的長期穩(wěn)定性能，能夠保證傳感器在煤礦環(huán)境中長時間的測試精度。(3)本實用新型的礦用皮托管式風速傳感器，將檢測放大模塊設(shè)置在一塊電路板上，將單片機信號處理模塊以及顯示模塊等設(shè)置在另一塊電路板上，使得維護、更換簡單方便，節(jié)約使用運行成本。(4)本實用新型的礦用皮托管式風速傳感器，用數(shù)碼管對檢測到的風速信號進行實時顯示，實用方便；且本質(zhì)安全隔爆，能夠在使用現(xiàn)場方便地通過遙控器進行零點校準，并能自動進行線性校準，提高了傳感器的測試精度和長期工作的穩(wěn)定性，適于煤礦井下使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的外部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為圖1的后視圖；
[0016]圖3為圖1的俯視圖；[0017]圖4為本實用新型的電路裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖中還示意性地顯示了電路裝置與皮托管的信號連接關(guān)系。
[0018]上述附圖中的附圖標記如下:
[0019]殼體1，前蓋11，透聲孔11-1，掛鉤連接件11-2，后蓋12，
[0020]掛鉤2，
[0021]風向指示牌3，
[0022]皮托管4，
[0023]航空插座5，
[0024]電路裝置6，差壓檢測模塊61，信號放大模塊62，單片機處理模塊63，顯示驅(qū)動模塊64,顯數(shù)碼管65,報警蜂鳴器66,報警指TjV燈67,溫度傳感器68,紅外接收模塊69,遙控器60。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0026](實施例1)
[0027]見圖1至圖3，本實施例的礦用皮托管式風速傳感器，主要由殼體1、掛鉤2、風向指示牌3、皮托管4、航空插座5和電路裝置6組成。
[0028]殼體I的材質(zhì)為不銹鋼。殼體I由前蓋11和后蓋12組成。前蓋11為由前側(cè)板、左側(cè)板、右側(cè)板、上側(cè)板和下側(cè)板一體組成的半封閉結(jié)構(gòu)的方形一體件，前蓋11的后端開口。前蓋11的前側(cè)板的右下部設(shè)有透聲孔11-1 ;前蓋11的前側(cè)板的左上部設(shè)有數(shù)碼管安裝槽孔；前蓋11的上側(cè)板上分左右固定設(shè)有2個掛鉤連接件11-2 ;前蓋11的右側(cè)板上設(shè)有左右向貫通的航空插座安裝孔；前蓋11的下側(cè)板的中間位置上設(shè)有I個上下向貫通的溫度傳感器安裝孔；前蓋11的下側(cè)板的左右兩側(cè)分別各設(shè)有I個上下向貫通的報警指示燈安裝孔；前蓋11的下側(cè)板的中部分左右各設(shè)有I個皮托管安裝連接孔，該2個皮托管安裝連接孔分別位于溫度傳感器安裝孔的左右兩側(cè)。后蓋12為與前蓋11的后端開口形狀相適應(yīng)的板體件，安裝時，后蓋12與前蓋11通過螺釘和密封圈密封固定連接。
[0029]掛鉤2的材質(zhì)為不銹鋼。掛鉤2與殼體I的前蓋11的上側(cè)板上的2個掛鉤連接件11-2可活動連接。掛鉤2用于使用時在礦井內(nèi)方便懸掛設(shè)置本裝置。
[0030]風向指示牌3為標貼件，風向指示牌3粘貼在前蓋11的前側(cè)板的下側(cè)中間處或者粘貼在后蓋12的下側(cè)中間處。本實施例中，優(yōu)選風向指示牌3粘貼在前蓋11的前側(cè)板的下側(cè)中間處。風向指示牌3用于指示風向。設(shè)定風向牌3的箭頭所指的方向為正向，其相反的方向則為反向。
[0031]皮托管4具有全壓管和靜壓管，皮托管4的全壓管和靜壓管分別由其上端固定安裝在前蓋11的下側(cè)板的2個皮托管安裝連接孔處。皮托管4具有差壓信號輸出端。
[0032]航空插座5密封固定設(shè)置在前蓋11的右側(cè)板的航空插座安裝孔內(nèi)。航空插座5用于信號線和電源線的走線。
[0033]見圖4，電路裝置6主要由第一電路板、第二電路板、顯示數(shù)碼管65、報警蜂鳴器66、報警指示燈67、溫度傳感器68和遙控器60組成。第一電路板上設(shè)置有差壓檢測模塊61和信號放大模塊62 ;第二電路板上設(shè)置有單片機處理模塊63、顯不驅(qū)動模塊64和紅外接收模塊69。第一電路板和第二電路板固定安裝在殼體I內(nèi)；顯不數(shù)碼管65密封固定安裝在前蓋11的前側(cè)板的數(shù)碼管安裝槽孔內(nèi)；報警蜂鳴器66固定安裝在前蓋11的前側(cè)板上且位于透聲孔11-1的后端；報警指示燈67設(shè)有2個，該2個報警指示燈67在前蓋11的下側(cè)板的2個報警指示燈安裝孔內(nèi)分別各密封固定安裝I個；溫度傳感器68密封固定安裝在前蓋11的下側(cè)板的溫度傳感器安裝孔內(nèi)。
[0034]差壓檢測模塊61、信號放大模塊62以及顯示驅(qū)動模塊64分別設(shè)有信號輸入端和信號輸出端；單片機處理模塊63設(shè)有檢測信號輸入端、溫度信號輸入端、設(shè)置信號輸入端、風速信號輸出端、顯示信號輸出端、聲音報警信號輸出端和光報警信號輸出端；顯示數(shù)碼管65、報警蜂鳴器66以及報警指TjV燈67分別設(shè)有信號輸入端；溫度傳感器68設(shè)有信號輸出端；紅外接收模塊69設(shè)有信號輸出端和紅外信號輸入端；遙控器60具有紅外信號輸出端。
[0035]差壓檢測模塊61的信號輸入端與皮托管4的差壓信號輸出端通過軟管連接；信號放大模塊62的信號輸入端與差壓檢測模塊61的信號輸出端信號電連接；單片機處理模塊63的檢測信號輸入端與信號放大模塊62的信號輸出端信號電連接；單片機處理模塊63的溫度信號輸入端與溫度傳感器68的信號輸出端信號電連接；顯不驅(qū)動模塊64的信號輸入端與單片機處理模塊63的顯示信號輸出端信號電連接；顯示數(shù)碼管65的信號輸入端與顯示驅(qū)動模塊64的信號輸出端信號電連接；報警蜂鳴器66的信號輸入端與單片機處理模塊63的聲音報警信號輸出端信號電連接；報警指示燈67的信號輸入端與單片機處理模塊63的光報警信號輸出端信號電連接；單片機處理模塊63的設(shè)置信號輸入端與紅外接收模塊69的信號輸出端信號電連接；紅外接收模塊69的紅外信號輸入端與遙控器60的紅外信號輸出端通信；使用時，單片機處理模塊63的風速信號輸出端通過航空插座5與監(jiān)控后臺信號電連接。
[0036]本實施例的礦用皮托管式風速傳感器的工作原理及工作過程簡述如下:
[0037]將本實施例的礦用皮托管式風速傳感器放入礦井內(nèi)的風速場中，皮托管4檢測環(huán)境中的風速并將之轉(zhuǎn)換為差壓信號傳輸給電路裝置6的差壓檢測模塊61，差壓檢測模塊61采集差壓信號并將其轉(zhuǎn)換為電信號后，該電信號經(jīng)信號放大模塊62放大后傳輸給單片機處理模塊63進行處理，單片機處理模塊63將該信號按照設(shè)定的現(xiàn)有程序轉(zhuǎn)換成風速信號后，一方面通過顯示驅(qū)動模塊64驅(qū)動顯示數(shù)碼管65進行現(xiàn)場實時顯示；另一方面通過航空插座5傳輸給后臺監(jiān)控系統(tǒng)；當被檢測的風向與風向指示牌所指方向一致時，顯示數(shù)碼管65顯示風速值為正值，反之則顯示風速值為負值。當風速信號達到設(shè)定的報警閾值時，單片機處理模塊63發(fā)出信號,使得報警蜂鳴器66和報警指不燈67同時就地進行聲、光報警。
[0038]單片機處理模塊內(nèi)設(shè)置有自動校準時間，當達到了自動標校準的時間時，則單片機處理模塊通過溫度傳感器68自動采集當前的外部溫度，通過皮托管4采集當前的大氣壓參數(shù)，并根據(jù)出廠做好的數(shù)據(jù)庫，進行遍歷查找對應(yīng)外部環(huán)境下的線性系數(shù)值進行自動線性標校。當需要在現(xiàn)場進行零點校準時，用戶只需將長度和口徑合適的軟管將皮托管4的2根管互聯(lián)，然后通過遙控器60發(fā)送標校命令即可完成，操作簡單方便。
[0039]綜上，本實施例的礦用皮托管式風速傳感器，功能全面、性價比高；使用時檢測精度和靈敏度高，具有良好的長期穩(wěn)定性能，能夠保證傳感器在煤礦環(huán)境中長時間的測試精度；將檢測放大模塊設(shè)置在一塊電路板上，將單片機信號處理模塊以及顯示模塊等設(shè)置在另一塊電路板上，使得維護、更換簡單方便，節(jié)約使用運行成本；用數(shù)碼管對檢測到的風速信號進行實時顯示，實用方便；且本質(zhì)安全隔爆，能夠在使用現(xiàn)場方便地自動進行線性校準并通過遙控器進行零點校準，提高了傳感器的測試精度和長期工作的穩(wěn)定性，適于煤礦井下使用。
[0040]以上實施例是對本實用新型的【具體實施方式】的說明，而非對本實用新型的限制，有關(guān)【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變換和變化而得到相對應(yīng)的等同的技術(shù)方案，因此所有等同的技術(shù)方案均應(yīng)該歸入本實用新型的專利保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種礦用皮托管式風速傳感器，其特征在于:包括殼體(1)、皮托管(4)、航空插座(5)和電路裝置(6)； 所述的殼體(1)包括前蓋(II)和后蓋(12);前蓋(II)為由前側(cè)板、左側(cè)板、右側(cè)板、上側(cè)板和下側(cè)板一體組成的半封閉結(jié)構(gòu)的方形一體件，前蓋(11)的后端開口 ；前蓋(11)的前側(cè)板的右下部設(shè)有透聲孔(11-1);前蓋(11)的前側(cè)板的左上部設(shè)有數(shù)碼管安裝槽孔；前蓋(11)的右側(cè)板上設(shè)有航空插座安裝孔；前蓋(11)的下側(cè)板的中間位置設(shè)有溫度傳感器安裝孔；前蓋(11)的下側(cè)板的左右兩側(cè)分別各設(shè)有I個報警指示燈安裝孔；前蓋(11)的下側(cè)板的中部分左右各設(shè)有I個皮托管安裝連接孔；后蓋(12)為與前蓋(11)的后端開口形狀相適應(yīng)的板體件，后蓋(12)與前蓋(11)密封固定連接； 所述的皮托管(4)包括全壓管和靜壓管；皮托管(4)的全壓管和靜壓管分別由其上端固定安裝在前蓋(11)的下側(cè)板的2個皮托管安裝連接孔處；皮托管(4)具有差壓信號輸出端; 航空插座(5)密封固定設(shè)置在前蓋(11)的右側(cè)板的航空插座安裝孔內(nèi)； 電路裝置(6)包括第一電路板、第二電路板、顯示數(shù)碼管(65)、報警蜂鳴器(66)、報警指示燈(67)、溫度傳感器(68)和遙控器(60);第一電路板上設(shè)置有差壓檢測模塊(61)和信號放大模塊(62);第二電路板上設(shè)置有單片機處理模塊(63)、顯示驅(qū)動模塊(64)和紅外接收模塊(69);第一電路板和第二電路板固定安裝在殼體(1)內(nèi)；顯不數(shù)碼管(65)密封固定安裝在前蓋(11)的 前側(cè)板的數(shù)碼管安裝槽孔內(nèi)；報警蜂鳴器(66)固定安裝在前蓋(11)的前側(cè)板上且位于透聲孔(11-1)的后端；報警指示燈(67)設(shè)有2個，該2個報警指示燈(67)在前蓋(11)的下側(cè)板的2個報警指示燈安裝孔內(nèi)分別各密封固定安裝I個；溫度傳感器(68)密封固定安裝在前蓋(11)的下側(cè)板的溫度傳感器安裝孔內(nèi)； 差壓檢測模塊(61)、信號放大模塊(62)以及顯示驅(qū)動模塊(64)分別設(shè)有信號輸入端和信號輸出端；單片機處理模塊(63)設(shè)有檢測信號輸入端、溫度信號輸入端、設(shè)置信號輸入端、風速信號輸出端、顯不信號輸出端、聲音報警信號輸出端和光報警信號輸出端；顯不數(shù)碼管(65 )、報警蜂鳴器(66 )以及報警指示燈(67 )分別設(shè)有信號輸入端；溫度傳感器(68 )設(shè)有信號輸出端；紅外接收模塊(69)設(shè)有信號輸出端和紅外信號輸入端；遙控器(60)具有紅外信號輸出端； 所述的差壓檢測模塊(61)的信號輸入端與皮托管(4)的差壓信號輸出端通過軟管連接；信號放大模塊(62)的信號輸入端與差壓檢測模塊(61)的信號輸出端信號電連接；單片機處理模塊(63)的檢測信號輸入端與信號放大模塊(62)的信號輸出端信號電連接；單片機處理模塊(63)的溫度信號輸入端與溫度傳感器(68)的信號輸出端信號電連接；顯不驅(qū)動模塊(64)的信號輸入端與單片機處理模塊(63)的顯不信號輸出端信號電連接；顯不數(shù)碼管(65)的信號輸入端與顯不驅(qū)動模塊(64)的信號輸出端信號電連接；報警蜂鳴器(66)的信號輸入端與單片機處理模塊(63)的聲音報警信號輸出端信號電連接；報警指示燈(67)的信號輸入端與單片機處理模塊(63)的光報警信號輸出端信號電連接；單片機處理模塊(63)的設(shè)置信號輸入端與紅外接收模塊(69)的信號輸出端信號電連接；紅外接收模塊(69)的紅外信號輸入端與遙控器(60)的紅外信號輸出端通信；使用時，單片機處理模塊(63)的風速信號輸出端通過航空插座(5)輸出信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用皮托管式風速傳感器，其特征在于:還包括掛鉤(2);所述的殼體(1)的前蓋(11)的上側(cè)板上分左右固定設(shè)有2個掛鉤連接件(11-2 );掛鉤(2 )與2個掛鉤連接件(I 1-2)可活動連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用皮托管式風速傳感器，其特征在于:還包括掛鉤(2)和風向指示牌(3);所述的風向指示牌(3)為標貼件，風向指示牌(3)粘貼在前蓋(11)的前側(cè)板的下側(cè)中間處或者后 蓋(12)的后端面的下側(cè)中間處。
【文檔編號】G01P5/16GK203825031SQ201420186621
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月16日
【發(fā)明者】郝葉軍, 顧巧明, 劉炎, 趙亮, 芮騏驊, 蔣澤, 王鴻建, 徐云龍, 張海慶, 李繼云 申請人:天地（常州）自動化股份有限公司, 中煤科工集團常州研究院有限公司