煤矿用GFW15风速传感器

1  概述

GFW15风速传感器（以下简称传感器），主要用于煤矿井下各种坑道、风口、扇风机井口等处的风速、风量的检测，以确保生产安全。

2  适应的环境条件

a) 环境温度：     0℃～＋40℃；

b) 湿度：         ≤98%；

c) 大气压力：     80kPa～116kPa；

d) 无显著振动和冲击的场合；

e) 煤矿井下有甲烷爆炸性混合物但无破坏绝缘和腐蚀性气体的场合。

3  主要技术指标

3.1 防爆型式                                    

矿用本质安全型，防爆标志为：“ExibⅠMb”。

3.2 供电电源

a）工作电压：直流 9V~24V；

b）工作电流：≤50mA。                    

3.3  测量范围：0.4m/s～15m/s。

3.4  基本误差：在测量范围内不超过±0.3m/s。

3.5  分辨率：0.1m/s。

3.6  输出信号(出厂时只有一种)

3.6.1 RS485信号

a) 半双工通信方式，传输速率：2400bps；

b) 信号电压峰峰值：2V～12V；

c) 较大传输距离：不小于2km（使用MHYV煤矿用电缆，其单芯截面积为1.5mm²)。

3.6.2 频率信号

a) 信号范围：200Hz~1000Hz(线性对应0 m/s～15m/s)频率信号；

b) 信号的正、负脉冲宽度：≥0.3ms；

c) 高电平不小于3.0V（拉电流为2mA时），低电平不大于0.5V（灌电流为2mA时）。

3.6.3 电流信号

a) 1mA～5mA或4mA～20mA 电流信号(线性对应0 m/s~15m/s,也可选为0~5mA或者0~20mA)；

b) 负载能力：1mA～5mA时≥800Ω；4mA～20mA时≥200Ω。

3.7 响应时间

传感器的响应时间：≤8s。

3.8 声光报警功能

a) 传感器能在测量范围内设置报警点（出厂设为8m/s）,报警显示值与设定值的差值不大于0.1m/s；

b) 报警声级强度在其1m远处的声响信号的声级不小于80dB（A）；光信号在黑暗环境中20m远处清晰可见。

4   主要结构特征及工作原理

4.1 外形尺寸及重量

a) 外形尺寸（如图1，长×宽×高）：252mm×126mm×51mm；

b) 重量：约1kg。

4.2 工作原理

根据卡曼涡街理论，在无限界流场中插入一根无限长的非线性阻力体时(阻力体称旋涡发生体)，则在一定的雷诺数范围内(Red=200～5*10000)，阻力体下游两侧会产生两排交替的、内旋的旋涡列，而其旋涡率正比于流速(见下图2)，公式表示为：

                  f = St V / d

    式中：f —— 旋涡频率    St—— 常数(斯特拉哈尔数范围为0.21)

          V —— 风速           d —— 旋涡发生体线径

    从上式可以看出，只要测出f，就可以计算出风速V，这样测量风速就归结为测量旋涡频率，而超声波风速传感器就是利用超声波被旋涡调制的原理来测定旋涡频率的。