一种煤矿巷道断面风速测量仪及其测量方法技术

本发明专利技术公开了一种煤矿巷道断面风速测量仪及其测量方法，包括外壳，所述外壳上分别设置有电源模块、双Pt薄膜探头、反馈式恒温控制模块、信号采集模块、单片机、温度检测模块、压力检测模块、LED显示模块、声光报警模块、红外接收模块及200Hz

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿巷道断面风速测量仪及其测量方法


[0001]本专利技术涉及煤矿巷道风速测量
，具体是一种煤矿巷道断面风速测量仪及其测量方法。

技术介绍

[0002]煤矿巷道的风速测量一直是困扰煤矿安全生产的一个重要问题。风速的检测是煤矿通风管理的重要一环。煤矿开采时风速的大小直接影响到矿工的生命安全，风速过小，有害气体得不到及时的稀释，可能会引起爆炸；风速过大时，可能会导致粉尘爆炸。
[0003]目前用于煤矿井下测量风速的风速测量仪表主要有机械式风速表、机械电子式风速表、电子叶轮式、超声波式等。为确保矿井的安全生产，井下各种坑道、风口、通风机、井口等处需安装矿用风速传感器，用于连续监测矿井通风巷道中的风速值。风速的检测作为煤矿通风管理的重要一环，由于其测量环境的特殊性，测量有一定的难度。
[0004]目前，煤矿井内使用的风速传感器大多是采用超声波风速传感器和热线式风速传感器，但在实际的生产当中，矿井中电磁干扰信号较多，潮湿、温度多变、可燃性气体复杂等因素都会影响风速传感器的正常运行，导致测量系统精度低、稳定性能差。地理位置的不同带来大气压强的变化、气候的不同也限制了矿用风速传感器的普及性和通用性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种煤矿巷道断面风速测量仪及其测量方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种煤矿巷道断面风速测量仪，包括外壳，所述外壳上分别设置有：
[0008]电源模块，用于对整个测量仪进行供电；
[0009]双Pt薄膜探头，用于将检测到的风速信息转换为输出电压信号；
[0010]反馈式恒温控制模块，用于通过负反馈电路，给双Pt薄膜探头通电；
[0011]信号采集模块，用于将双Pt薄膜探头输出电压信号进行放大、滤波处理；
[0012]单片机，用于对经信号采集模块处理的电信号进行计算处理；
[0013]温度检测模块，用于检测测量仪所在当前环境的温度值，以数字信号传至单片机中进行温度补偿运算；
[0014]压力检测模块，用于检测测量仪所在当前环境的大气压力值，传至单片机中进行压力补偿；
[0015]LED显示模块，用于显示当前风速值；
[0016]声光报警模块，用于测量仪在检测到风速超限时候提醒工作人员注意安全，迅速撤离现场；
[0017]红外接收模块，用于测量仪的红外标定，通过光电转换，把红外光转变成电信号，控制单片机；
[0018]200Hz
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1000Hz频率输出，用于将风速值信息远程传至上位机或基站。
[0019]作为本专利技术进一步的方案：所述电源模块包括MC34063、SM1117A、TL430三种供电电源；其中，
[0020]所述MC34063提供5V电压；
[0021]所述SM1117A提供直流稳定3.3V电压；
[0022]所述TL430提供稳定的2.5V电压。
[0023]作为本专利技术再进一步的方案：所述双Pt薄膜探头由Pt20、Pt1000和三个匹配电阻组成的惠斯通电桥构成。
[0024]作为本专利技术再进一步的方案：所述信号采集模块中设计有一个放大电路和一个电压跟随电路。
[0025]作为本专利技术再进一步的方案：所述声光报警模块包括一个报警灯和一个蜂鸣器。
[0026]作为本专利技术再进一步的方案：所述单片机采用MSP430F5529单片机作为核心处理器。
[0027]作为本专利技术再进一步的方案：所述温度检测模块采DS18B20温度传感器，所述压力检测模块采用26PCD微压力传感器。
[0028]本专利技术还涉及一种煤矿巷道断面风速测量仪的测量方法，包括如下步骤：
[0029]将煤矿巷道断面风速测量仪安装在直巷道，对风速限定值进行设定，双Pt薄膜电阻探头检测到的风速信息以输出电压信号形式传至前端数据采集电路，前端数据采集电路与单片机处理器连接，经由数据采集电路放大、调理后的信号传至单片机处理器处理，同时温压检测电路输出端与单片机处理器输入端连接，将温压补偿需要的当前环境温度值和大气压力值传至单片机处理器中处理，得出当前风速值，再由LED数码显示模块显示出来，最后，经由频率信号输出电路把风速值信息远程传至上位机或基站，当测得风速值超出限定值时，声光报警模块发光并发出鸣叫。
[0030]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0031]1、本专利技术以热膜测速法的原理测量风速，增加温度和压强补偿功能，进一步提高风速测量的精度、减小误差，进而提高了安全性，同时，增加传感器在各地域普遍通用性能，提高了风速测量仪的稳定性，并在声光报警模块的作用下，对超限风速进行声光报警，保证井下作业人员的安全。
[0032]2、通过增加环境温度和压强的补偿设计，不仅能解决由于地域差距以及季节温度的变化引起测量不准的问题，增加系统的通用性和可靠性，还能有效的提高测量精度。
附图说明
[0033]图1为一种煤矿巷道断面风速测量仪的结构示意图。
具体实施方式
[0034]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]请参阅图1，本专利技术实施例中，一种煤矿巷道断面风速测量仪，包括外壳，外壳上分别设置有电源模块、双Pt薄膜探头、反馈式恒温控制模块、信号采集模块、单片机、温度检测模块、压力检测模块、LED显示模块、声光报警模块、红外接收模块及200Hz
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1000Hz频率输出，电源模块用于对整个测量仪进行供电，双Pt薄膜探头用于将检测到的风速信息转换为输出电压信号，反馈式恒温控制模块用于通过负反馈电路，给双Pt薄膜探头通电，使得铂电阻自热改变电阻值得大小，以达到一个动态平衡的状态，信号采集模块用于将双Pt薄膜探头输出电压信号进行放大、滤波处理，转变成单片机能识别的电信号，送至单片机中计算处理，单片机用于对经信号采集模块处理的电信号进行计算处理，单片机处理模块是整个系统的核心，也是各个模块之间相互联系的枢纽，双Pt薄膜电阻探头检测到的风速值转化成的输出电压信号需要经过A/转换才能被单片机识别，得到的数据经过曲线拟合、线性标定等处理之后得到风速值再进行温压补偿，最后得到的风速值由单片机输出到LED显示模块显示，温度检测模块用于检测测量仪所在当前环境的温度值，以数字信号传至单片机中进行温度补偿运算，提高系统风速检测的测量精度，压力检测模块用于检测测量仪所在当前环境的大气压力值，传至单片机中进行压力补偿提高系统风速检测的测量精度，LED显示模块用于显示当前风速值，采用三位八段LED数码管显示当前风速值，便于井下日常数据的记录，声光报警模块用于测量仪在检测到风速超限时候提醒工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿巷道断面风速测量仪，包括外壳，其特征在于，所述外壳上分别设置有：电源模块，用于对整个测量仪进行供电；双Pt薄膜探头，用于将检测到的风速信息转换为输出电压信号；反馈式恒温控制模块，用于通过负反馈电路，给双Pt薄膜探头通电；信号采集模块，用于将双Pt薄膜探头输出电压信号进行放大、滤波处理；单片机，用于对经信号采集模块处理的电信号进行计算处理；温度检测模块，用于检测测量仪所在当前环境的温度值，以数字信号传至单片机中进行温度补偿运算；压力检测模块，用于检测测量仪所在当前环境的大气压力值，传至单片机中进行压力补偿；LED显示模块，用于显示当前风速值；声光报警模块，用于测量仪在检测到风速超限时候提醒工作人员注意安全，迅速撤离现场；红外接收模块，用于测量仪的红外标定，通过光电转换，把红外光转变成电信号，控制单片机；200Hz
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1000Hz频率输出，用于将风速值信息远程传至上位机或基站。2.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道断面风速测量仪，其特征在于，所述电源模块包括MC34063、SM1117A、TL430三种供电电源；其中，所述MC34063提供5V电压；所述SM1117A提供直流稳定3.3V电压；所述TL430提供稳定的2.5V电压。3.根据权利要求1所述的一种煤矿巷道断面风速测量仪，其特征在于，所述双Pt...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雷，刘金虎，王文彬，梁玉柱，曹远威，段晓平，孟梦，
申请(专利权)人：江苏信创安全技术研究院有限公司江苏国能深井安全开采科技有限公司，
类型：发明
国别省市：