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海南超聲波式風(fēng)速風(fēng)向儀針對國內(nèi)現(xiàn)有礦用風(fēng)速傳感器的測量問題,引入基于時(shí)差法的超聲波測量方法。介紹了時(shí)差法的基本原理,設(shè)計(jì)了基于16位數(shù)字控制器為核心的傳感器,并詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理、系統(tǒng)的硬件電路及軟件流程。試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該傳感器具有較高的測量精度及測量范圍,值得進(jìn)一步產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

海南超聲波式風(fēng)速風(fēng)向儀時(shí)差法測量礦井風(fēng)速的基本原理,提出了使用一對超聲波換能器完成礦井風(fēng)速測量的方法,設(shè)計(jì)了基于該方法的礦用超聲波風(fēng)速傳感器;基于DSP處理器,設(shè)計(jì)了相關(guān)的外圍電路接口,采用環(huán)氧樹脂澆封部分電路的方法進(jìn)行本質(zhì)安全處理。

在自然界中，風(fēng)的產(chǎn)生具有隨機(jī)性 ，其方向、速度和大小具有隨機(jī)性并隨著高度的變化而變化。盡管風(fēng)的產(chǎn)生具有隨機(jī)性，我們?nèi)钥筛鶕?jù)風(fēng)隨著時(shí)問變化總結(jié)出一定的規(guī)律，風(fēng)的變化主要包 括季節(jié) 的變化和每 日的變化 ，從空氣運(yùn)動(dòng) 的角度通常將不 同高度的大氣層分為 自由空氣層 、上部摩擦層 、地面 境界層 3個(gè) 區(qū)域。理論研究及實(shí)際觀測表 明，地 面 境界層風(fēng)隨高度的變化不明顯 ，基本可忽略，在海洋 上的風(fēng)壓流、潮汐流、慣性流和黑潮流等海流 ，以及 船速、航線、載重引起的吃水變動(dòng)、船舶姿態(tài)、航向等 因素，均會(huì)對風(fēng)速風(fēng)向的測量精度產(chǎn)生影響。船用風(fēng)速風(fēng)向測量傳感器檢測的是相對的風(fēng)速風(fēng) 向，需 經(jīng)過計(jì)算得到真風(fēng)的風(fēng)速風(fēng)向。