本文關(guān)鍵詞：雙Pt礦用風(fēng)速傳感器的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：風(fēng)速在煤礦安全生產(chǎn)當(dāng)中是一項(xiàng)非常重要的信息指標(biāo),煤礦井下作業(yè)環(huán)境復(fù)雜,混合著各種可燃性、有毒性氣體和粉塵顆粒。保持巷道通風(fēng)不僅可以避免瓦斯聚集導(dǎo)致爆炸,也可以為井下相關(guān)工作人員提供必要的氧氣,還能沖淡井下巷道中有毒氣體和粉塵,是保證安全生產(chǎn)和工作人員身體健康的必要措施。因此,對(duì)礦井通風(fēng)口及巷道內(nèi)風(fēng)速的檢測就成為一項(xiàng)必不可少的日常工作。目前煤礦井下使用的風(fēng)速檢測裝置都存在分辨率低、靈敏度低、功耗高、易受環(huán)境溫濕度影響的問題,無法適用煤礦井下惡劣環(huán)境和應(yīng)對(duì)突發(fā)事故的發(fā)生。因此,研究出一款高精度、穩(wěn)定性好的礦用風(fēng)速傳感器具有現(xiàn)實(shí)意義。論文針對(duì)目前市場上普通風(fēng)速計(jì)的不足和實(shí)際測量的需要,提出具有溫壓補(bǔ)償功能的雙Pt礦用風(fēng)速傳感器的設(shè)計(jì)。傳感器主要利用兩個(gè)不同型號(hào)的薄膜鉑電阻Pt20和Pt1000作為探頭敏感元器件,放置于風(fēng)場中,通以電流,利用電阻自身的熱效應(yīng),使薄膜電阻高于環(huán)境一定的溫度。在風(fēng)場中,薄膜的熱量損失可表征空氣流動(dòng)的速度。熱量的損失則可以用電阻的變化反映出來,因此把兩個(gè)薄膜電阻做成橋式結(jié)構(gòu)作為檢測探頭即可用阻值的變化表征出風(fēng)速值的大小。經(jīng)過樣機(jī)的試驗(yàn)測試,雙Pt礦用風(fēng)速傳感器能實(shí)現(xiàn)井下通風(fēng)口等關(guān)鍵區(qū)域0~15m/s風(fēng)速的實(shí)時(shí)檢測,在整個(gè)工作溫度范圍內(nèi),測量誤差在±0.3m/s之內(nèi)。通過對(duì)軟件和硬件電路的改進(jìn),增加環(huán)境溫度和壓強(qiáng)的補(bǔ)償設(shè)計(jì),不僅能解決由于地域差距以及季節(jié)溫度的變化引起測量不準(zhǔn)的問題,增加系統(tǒng)的通用性和可靠性,還能有效的提高測量精度,在工作溫度范圍內(nèi)測量誤差由±0.3m/s減小到±0.2m/s之內(nèi)。傳感器結(jié)合MSP430F5529超低功耗單片機(jī)作為主控制芯片,用三位八段數(shù)碼管能實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前風(fēng)速值,顯示分辨率為0.1m/s,并對(duì)超限風(fēng)速進(jìn)行聲光報(bào)警,保證井下作業(yè)人員的安全。
【關(guān)鍵詞】：風(fēng)速檢測 雙Pt 溫壓補(bǔ)償 傳感器
【學(xué)位授予單位】：東華理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP212
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 1 緒論8-15
• 1.1 課題研究背景及意義8
• 1.2 風(fēng)速傳感器發(fā)展現(xiàn)狀8-14
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容14-15
• 2 雙Pt礦用風(fēng)速傳感器方案設(shè)計(jì)15-24
• 2.1 雙Pt礦用風(fēng)速傳感器整體框圖設(shè)計(jì)15-16
• 2.2 雙Pt礦用風(fēng)速傳感器設(shè)計(jì)要求16-17
• 2.2.1 使用環(huán)境要求16
• 2.2.2 實(shí)現(xiàn)功能16-17
• 2.3 傳感器檢測元件的分類和選型17-20
• 2.3.1 雙Pt探頭敏感元器件選擇17-19
• 2.3.2 溫度傳感器選擇19-20
• 2.3.3 壓力傳感器選擇20
• 2.4 雙Pt薄膜電阻測量原理20-23
• 2.5 溫壓補(bǔ)償原理23
• 2.6 本章小結(jié)23-24
• 3 雙Pt礦用風(fēng)速傳感器硬件電路設(shè)計(jì)24-34
• 3.1 單片機(jī)處理模塊24-26
• 3.1.1 單片機(jī)選型24-25
• 3.1.2 單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)25-26
• 3.2 電源模塊26-27
• 3.3 前端數(shù)據(jù)采集模塊27-28
• 3.4 溫壓檢測模塊28-29
• 3.5 數(shù)碼管顯示電路29-30
• 3.6 聲光報(bào)警模塊30
• 3.7 紅外遙控收發(fā)模塊30-32
• 3.8 頻率信號(hào)輸出模塊32
• 3.9 硬件抗干擾設(shè)計(jì)32-33
• 3.10 本章小結(jié)33-34
• 4 雙Pt礦用風(fēng)速傳感器軟件設(shè)計(jì)34-43
• 4.1 主程序設(shè)計(jì)34-35
• 4.2 紅外標(biāo)定程序設(shè)計(jì)35-36
• 4.3 溫壓補(bǔ)償程序設(shè)計(jì)36-37
• 4.4 數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計(jì)37-38
• 4.5 紅外遙控解碼程序設(shè)計(jì)38-40
• 4.6 標(biāo)準(zhǔn)頻率輸出信號(hào)程序設(shè)計(jì)40-41
• 4.7 軟件抗干擾設(shè)計(jì)41-42
• 4.8 本章小結(jié)42-43
• 5 雙Pt礦用風(fēng)速傳感器系統(tǒng)標(biāo)定43-53
• 5.1 標(biāo)定目的43
• 5.2 雙Pt探頭輸出電壓值采樣43-44
• 5.2.1 數(shù)據(jù)采樣環(huán)境43-44
• 5.2.2 數(shù)據(jù)采樣過程44
• 5.3 風(fēng)速曲線擬合44-50
• 5.4 線性標(biāo)定50-52
• 5.5 本章小結(jié)52-53
• 6 系統(tǒng)測試和數(shù)據(jù)分析53-58
• 6.1 樣機(jī)調(diào)試53-54
• 6.2 標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境下風(fēng)洞整機(jī)測試分析54-55
• 6.2.1 測試目的和測試環(huán)境54
• 6.2.2 測試過程54-55
• 6.3 可變溫度下風(fēng)洞整機(jī)測試分析55-57
• 6.3.1 測試目的和測試環(huán)境55-56
• 6.3.2 測試過程56-57
• 6.4 本章小結(jié)57-58
• 7 結(jié)論58-60
• 7.1 工作總結(jié)58-59
• 7.2 工作展望59-60
• 致謝60-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 附錄A 系統(tǒng)整體電路原理圖66-68
• 附錄B 攻讀碩士學(xué)位期間從事的科研項(xiàng)目和發(fā)表的論文68

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：464362