1  概述

GFW15風(fēng)速傳感器（以下簡(jiǎn)稱傳感器），主要用于煤礦井下各種坑道、風(fēng)口、扇風(fēng)機(jī)井口等處的風(fēng)速、風(fēng)量的檢測(cè)，以確保生產(chǎn)安全。

2  適應(yīng)的環(huán)境條件

a) 環(huán)境溫度：     0℃～＋40℃；

b) 濕度：         ≤98%；

c) 大氣壓力：     80kPa～116kPa；

d) 無顯著振動(dòng)和沖擊的場(chǎng)合；

e) 煤礦井下有甲烷爆炸性混合物但無破壞絕緣和腐蝕性氣體的場(chǎng)合。

3  主要技術(shù)指標(biāo)

3.1 防爆型式                                    

礦用本質(zhì)安全型，防爆標(biāo)志為：“ExibⅠMb”。

3.2 供電電源

a）工作電壓：直流 9V~24V；

b）工作電流：≤50mA。                    

3.3  測(cè)量范圍：0.4m/s～15m/s。

3.4  基本誤差：在測(cè)量范圍內(nèi)不超過±0.3m/s。

3.5  分辨率：0.1m/s。

3.6  輸出信號(hào)(出廠時(shí)只有一種)

3.6.1 RS485信號(hào)

a) 半雙工通信方式，傳輸速率：2400bps；

b) 信號(hào)電壓峰峰值：2V～12V；

c) 大傳輸距離：不小于2km（使用MHYV煤礦用電纜，其單芯截面積為1.5mm²)。

3.6.2 頻率信號(hào)

a) 信號(hào)范圍：200Hz~1000Hz(線性對(duì)應(yīng)0 m/s～15m/s)頻率信號(hào)；

b) 信號(hào)的正、負(fù)脈沖寬度：≥0.3ms；

c) 高電平不小于3.0V（拉電流為2mA時(shí)），低電平不大于0.5V（灌電流為2mA時(shí)）。

3.6.3 電流信號(hào)

a) 1mA～5mA或4mA～20mA 電流信號(hào)(線性對(duì)應(yīng)0 m/s~15m/s,也可選為0~5mA或者0~20mA)；

b) 負(fù)載能力：1mA～5mA時(shí)≥800Ω；4mA～20mA時(shí)≥200Ω。

3.7 響應(yīng)時(shí)間

傳感器的響應(yīng)時(shí)間：≤8s。

3.8 聲光報(bào)警功能

a) 傳感器能在測(cè)量范圍內(nèi)設(shè)置報(bào)警點(diǎn)（出廠設(shè)為8m/s）,報(bào)警顯示值與設(shè)定值的差值不大于0.1m/s；

b) 報(bào)警聲級(jí)強(qiáng)度在其1m遠(yuǎn)處的聲響信號(hào)的聲級(jí)不小于80dB（A）；光信號(hào)在黑暗環(huán)境中20m遠(yuǎn)處清晰可見。

4   主要結(jié)構(gòu)特征及工作原理

4.1 外形尺寸及重量

a) 外形尺寸（如圖1，長(zhǎng)×寬×高）：252mm×126mm×51mm；

b) 重量：約1kg。

圖1 傳感器外形圖

4.2 工作原理

根據(jù)卡曼渦街理論，在無限界流場(chǎng)中插入一根無限長(zhǎng)的非線性阻力體時(shí)(阻力體稱旋渦發(fā)生體)，則在一定的雷諾數(shù)范圍內(nèi)(Red=200～5*10000)，阻力體下游兩側(cè)會(huì)產(chǎn)生兩排交替的、內(nèi)旋的旋渦列，而其旋渦率正比于流速(見下圖2)，公式表示為：

                  f = St V / d

    式中：f —— 旋渦頻率    St—— 常數(shù)(斯特拉哈爾數(shù)范圍為0.21)

          V —— 風(fēng)速           d —— 旋渦發(fā)生體線徑

    從上式可以看出，只要測(cè)出f，就可以計(jì)算出風(fēng)速V，這樣測(cè)量風(fēng)速就歸結(jié)為測(cè)量旋渦頻率，而超聲波風(fēng)速傳感器就是利用超聲波被旋渦調(diào)制的原理來測(cè)定旋渦頻率的。

圖2 渦街調(diào)制示意圖

5  接線與安裝

5.1接線

傳感器出廠時(shí)配有礦用4芯電纜（MHYV煤礦用阻燃電纜，其單芯截面積為1.5mm²），電纜有與傳感器配對(duì)的4芯接頭，電纜各芯按顏色區(qū)分，代表意義如下：

表1 接線規(guī)則表

5.2 安裝

通電后，在無風(fēng)狀態(tài)，風(fēng)速顯示為“00.0”，對(duì)準(zhǔn)探頭進(jìn)風(fēng)口吹氣，會(huì)顯示一定數(shù)值，表明傳感器測(cè)試能力正常。

安裝時(shí)首先選擇平直的巷道，在風(fēng)速平穩(wěn)無遮擋的位置安裝，離開巷道的側(cè)壁和頂板距離都應(yīng)該在20cm以上。選定位置后，采取壁掛方式固定好傳感器，注意風(fēng)的流向應(yīng)該和測(cè)量頭上箭頭一致，進(jìn)風(fēng)口靠近探頭有圓柱體側(cè)。取樣口與巷道平行，讓風(fēng)垂直流入取樣口。安裝過程應(yīng)該注意：

1.進(jìn)出風(fēng)口不能錯(cuò)誤；

2.傳感器必須與巷道垂直，確保風(fēng)向與傳感器上的風(fēng)速取樣口平行；

3.傳感器必須安裝牢固，不能隨風(fēng)擺動(dòng)；

4.安裝好后，在進(jìn)風(fēng)口處不能有遮擋物，也不能線纜等。

6  數(shù)碼管及LED顯示說明

數(shù)碼管的分布見圖3，第一位為功能顯示，后三位顯示風(fēng)速值，左邊的發(fā)光二極管為指示燈，末位的小數(shù)點(diǎn)亮，表示傳感器工作電壓超出正常范圍（大于25V或者小于8.5V）。

頻率、電流信號(hào)指示

              電源、通訊指示  功能顯示        風(fēng)速值顯示                         

 圖 3 四位數(shù)碼管

指示燈在各種輸出類型號(hào)中的狀態(tài)及作用如表3所說明：

表2 指示燈功能表

7  傳感器的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整

傳感器可使用我公司的FYF3型遙控發(fā)送器進(jìn)行調(diào)整，其外形如下圖4所示，在本傳感器中只需使用功能、“”、“” 三個(gè)按鍵。

圖 4 FYF3型遙控發(fā)送器

 注意：

 1. 所有參數(shù)調(diào)整后，傳感器會(huì)自動(dòng)保存；

2. 調(diào)整模式下傳感器不會(huì)報(bào)警，也不會(huì)輸出斷電信號(hào)；

3. 遙控器調(diào)整完畢后，都需要按“功能”鍵使首位不顯示，或者同時(shí)按“S1”、“S2”鍵，才能返回正常測(cè)量狀態(tài)；

4. 遙控器次使用時(shí)，需要撥下遙控器正下方電池上的絕緣塑料；

5．調(diào)整時(shí)要將遙控器的紅外發(fā)射部分正對(duì)圖1所示的紅外接收區(qū)域，距離好不超過0.5米。 

7.1  校準(zhǔn)

風(fēng)速傳感器在現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)時(shí)應(yīng)使用符合要求的風(fēng)筒，調(diào)整時(shí)使用9m/s左右的風(fēng)速，穩(wěn)定后，按遙控器上的“功能”鍵1次，直到第一位數(shù)碼管顯示“2”，然后再根據(jù)需要分別按“”和“”鍵進(jìn)行調(diào)節(jié)，將后3位數(shù)碼管的顯示值調(diào)到與實(shí)際風(fēng)速值相同即可。

7.2  報(bào)警點(diǎn)的調(diào)整

本傳感器設(shè)有聲光報(bào)警功能，報(bào)警門限可由遙控器設(shè)定，操作方法如下：按遙控器上的“功能”鍵3次，直到第一位數(shù)碼管顯示“3”，后3位數(shù)碼管會(huì)自動(dòng)顯示當(dāng)前報(bào)警點(diǎn)，然后再根據(jù)需要分別按“”和“”鍵可以增大或減小報(bào)警點(diǎn)。請(qǐng)注意報(bào)警點(diǎn)的范圍是4.0m/s～15.0m/s，調(diào)整步進(jìn)為0.5m/s，如果超出此范圍，操作將無效。

7.3 傳感器的測(cè)試功能

本傳感器設(shè)有報(bào)警測(cè)試功能，操作方法如下：連續(xù)按遙控器上的“功能”鍵，直到第一位數(shù)碼管顯示“5”，后3位數(shù)碼管會(huì)自動(dòng)顯示“07.5”，表示當(dāng)前量程的一半，輸出信號(hào)和實(shí)際風(fēng)速值到達(dá)“7.5m/s”時(shí)相同。

7.4 輸出電流的調(diào)整（只有電流輸出方式的傳感器才需要）

電流輸出的傳感器，在現(xiàn)場(chǎng)如果需要對(duì)輸出電流進(jìn)行校正時(shí)（一般不需要），按遙控器上的“功能”鍵，直到第一位數(shù)碼管顯示“6”，傳感器會(huì)自動(dòng)輸出顯示0時(shí)的電流，然后分別按“”和“”鍵可以對(duì)零點(diǎn)輸出電流進(jìn)行調(diào)整；第一位數(shù)碼管顯示“7”時(shí)，傳感器會(huì)自動(dòng)輸出滿量程時(shí)的電流，按同樣方法可以對(duì)滿量程的輸出電流進(jìn)行調(diào)整。

8  使用注意事項(xiàng)

8.1 注意正確接線,以免損壞設(shè)備；

8.2 接線前應(yīng)明確分站接入信號(hào)的制和接入信號(hào)的類型；

8.3在煤礦井下嚴(yán)禁隨意拆卸、檢修，非專業(yè)人員請(qǐng)勿隨意檢修；

8.4 傳感器在正常的使用中，應(yīng)該注意風(fēng)速頭的清潔，并定期對(duì)傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)以保證測(cè)量的精度；

8.5 本安產(chǎn)品不得隨意與其它未經(jīng)聯(lián)檢的設(shè)備連接；

8.6 維修時(shí)不得改變本安電路和與本安電路有關(guān)的元器件的電氣參數(shù)、規(guī)格和型號(hào)。