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1 概述
GFW15風(fēng)速傳感器（以下簡稱傳感器），主要用于煤礦井下各種坑道、風(fēng)口、扇風(fēng)機井口等處的風(fēng)速、風(fēng)量的檢測，以確保生產(chǎn)安全。
本產(chǎn)品執(zhí)行常州迪泰科特測控設(shè)備有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《Q/DM020-2013》。
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) 無顯著振動和沖擊的場合；
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 測量范圍：0.4m/s～15m/s。
3.4 基本誤差：在測量范圍內(nèi)不超過±0.3m/s。
3.5 分辨率：0.1m/s。
3.6 輸出信號(出廠時只有一種)
3.6.1 RS485信號
a) 半雙工通信方式，傳輸速率：2400bps；
b) 信號電壓峰峰值：2V～12V；
c) 最大傳輸距離：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
a) 信號范圍：200Hz~1000Hz(線性對應(yīng)0 m/s～15m/s)頻率信號；
b) 信號的正、負(fù)脈沖寬度：≥0.3ms；
c) 高電平不小于3.0V（拉電流為2mA時），低電平不大于0.5V（灌電流為2mA時）。
3.6.3 電流信號
a) 1mA～5mA或4mA～20mA 電流信號(線性對應(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≥800Ω；4mA～20mA時≥200Ω。
3.7 響應(yīng)時間
傳感器的響應(yīng)時間：≤8s。
3.8 聲光報警功能
a) 傳感器能在測量范圍內(nèi)設(shè)置報警點（出廠設(shè)為8m/s）,報警顯示值與設(shè)定值的差值不大于0.1m/s；
b) 報警聲級強度在其1m遠(yuǎn)處的聲響信號的聲級不小于80dB（A）；光信號在黑暗環(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×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，在無限界流場中插入一根無限長的非線性阻力體時(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，只要測出f，就可以計算出風(fēng)速V，這樣測量風(fēng)速就歸結(jié)為測量旋渦頻率，而超聲波風(fēng)速傳感器就是利用超聲波被旋渦調(diào)制的原理來測定旋渦頻率的。
5 接線與安裝
5.1接線
傳感器出廠時配有礦用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
線的顏色 信號類型 |
藍(lán) |
綠 |
白 |
紅 |
RS485信號 | 485-A | 485-B | 電源負(fù) | 電源正 |
頻率信號 | 電源負(fù) | 頻率輸出負(fù) | 頻率輸出正 | 電源正 |
電流信號 | 電源負(fù) | 電流輸出負(fù) | 電流輸出正 | 電源正 |
5.2 安裝
通電后，在無風(fēng)狀態(tài)，風(fēng)速顯示為“00.0”，對準(zhǔn)探頭進(jìn)風(fēng)口吹氣，會顯示一定數(shù)值，表明傳感器測試能力正常。
安裝時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；
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，最末位的小數(shù)點亮，表示傳感器工作電壓超出正常范圍（大于25V或者小于8.5V）。
指示燈在各種輸出類型號中的狀態(tài)及作用如表3所說明：
表2 指示燈功能表
狀態(tài) 指示燈類型 | 亮 | 閃爍 | 滅 |
紅色 | 電源正常 | 485方式正在通信 | 電源故障 |
綠色 | 輸出信號正常 | - | 輸出信號開路 |
7 傳感器的現(xiàn)場調(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、“
”、“
” 三個按鍵。
注意：
1. 所有參數(shù)調(diào)整后，傳感器會自動保存；
2. 遙控器調(diào)整完畢后，都需要按“功能”鍵使首位不顯示，或者同時按“S1”、“S2”鍵，才能返回正常測量狀態(tài)；
3. 遙控器首次使用時，需要撥下遙控器正下方電池上的絕緣塑料；
4．調(diào)整時要將遙控器的紅外發(fā)射部分正對圖1所示的紅外接收區(qū)域，距離最好不超過0.5米。
7.1 校準(zhǔn)
風(fēng)速傳感器在現(xiàn)場校準(zhǔn)時應(yīng)使用符合要求的風(fēng)筒，調(diào)整時可以首先進(jìn)行零點校準(zhǔn)（一般不需要），在無風(fēng)流動的環(huán)境中穩(wěn)定后，按遙控器上的“功能”鍵1次，第一位數(shù)碼管會顯示“1”，然后再根據(jù)需要分別按“
”和“
”鍵進(jìn)行調(diào)節(jié)，使后3位數(shù)碼管顯示00.1，然后按一次“
”鍵即可。
風(fēng)速傳感器在現(xiàn)場校準(zhǔn)時應(yīng)使用符合要求的風(fēng)筒，校準(zhǔn)時使用9m/s左右的風(fēng)速，穩(wěn)定后，按遙控器上的“功能”鍵2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)到與實際風(fēng)速值相同即可。
風(fēng)速的最大顯示范圍為25.0m/s，如果風(fēng)速在風(fēng)速較大時，誤差超差，可以進(jìn)行二次校準(zhǔn)。校準(zhǔn)時使用15m/s左右的風(fēng)速，穩(wěn)定后，按遙控器上的“功能”鍵7次，直到第一位數(shù)碼管顯示“8”，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)到與實際風(fēng)速值相同即可。
7.2 報警點的調(diào)整
本傳感器設(shè)有聲光報警功能，報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)碼管會自動顯示當(dāng)前報警點，然后再根據(jù)需要分別按“”和“”鍵可以增大或減小報警點。請注意報警點的范圍是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 傳感器的測試功能
本傳感器設(shè)有報警測試功能，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)碼管會自動顯示“07.5”，表示當(dāng)前量程的一半，輸出信號和實際風(fēng)速值到達(dá)“7.5m/s”時相同。
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)場如果需要對輸出電流進(jìn)行校正時（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”，傳感器會自動輸出顯示0時的電流，然后分別按“”和“”鍵可以對零點輸出電流進(jìn)行調(diào)整；第一位數(shù)碼管顯示“7”時，傳感器會自動輸出滿量程時的電流，按同樣方法可以對滿量程的輸出電流進(jìn)行調(diào)整。
8 使用注意事項
8.1 注意正確接線,以免損壞設(shè)備；
8.2 接線前應(yīng)明確分站接入信號的制式和接入信號的類型；
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，并定期對傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)以保證測量的精度；
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。
9 常見故障處理與維修
常見故障處理與維修見下表3。
表3 常見故障處理表
序號 | 故障現(xiàn)象 | 可能造成原因 | 排除方法 |
1 | 通電無反應(yīng) | 供電電源無輸入 | 檢查供電和電源接線 |
2 | 4位數(shù)碼管不顯示 | 傳感器沒有工作 | 檢查單片機的工作電源 |
3 | 輸出信號異常 | 信號輸出線接錯 | 檢查接線 |
信號輸出線斷路、短路或接觸不好 | 檢查接線 | ||
分站或傳感器故障 | 檢查分站或傳感器 |
10 運輸、貯存
10.1 運輸
完整包裝的產(chǎn)品，在避免雨雪直接淋襲的條件下，可適用各種形式的運輸方式。
10.2 貯存
包裝后的傳感器能在溫度為-10 ℃～+40℃，相對濕度≤90%的環(huán)境中貯存12個月以上。
11 隨機附件
使用說明書 1份；
產(chǎn)品合格證 1份；
裝箱單 1份；
遙控器 1只（視具體情況）。