[科普中国]-超声波旋涡风速传感器

超声波旋涡风速传感器是一种全电子的无机械转动件的风速传感器。超声旋涡风速传感器是利用卡曼旋涡街原理制成的。实用的超声旋涡传感器其风速变换部分为矩形断面的长筒。和筒的截面平行，插入一根圆柱体发生杆于筒上，筒断面垂直于风流方向安装，在发生杆的风流下游的两侧装有一个超声波发射换能器和一个超声波接收换能器。

简介超声波旋涡风速传感器是一种全电子的无机械转动件的风速传感器。超声旋涡风速传感器是利用卡曼旋涡街原理制成的。实用的超声旋涡传感器其风速变换部分为矩形断面的长筒。和筒的截面平行，插入一根圆柱体发生杆于筒上，筒断面垂直于风流方向安装，在发生杆的风流下游的两侧装有一个超声波发射换能器和一个超声波接收换能器1。

超声波旋涡风速传感器原理当无风流流过方筒时，换能器发出的超声波能顺利得被换能器接收；当有风流流过方筒时，换能器发出的超声波束被发生杆产生的卡曼旋涡阻挡，超声波束被反射、折射，因此换能器接收到的是一个衰减了的超声波，亦即超声波束被调制了，衰减程度取决于卡曼旋涡的个数，也就是说取决于风速的大小。经过传感器内的调解器解调及一系列信号处理，传感器即输出一个正比于风速的电信号。超声波风速传感器没有转动部件，因此日常维护量小于翼轮风速传感器，适用于0.4-15m/s的风速测定。

矿井风速测定矿井风速测定是矿井通风工作中的一项重要测定。常用的风速传感器有电子翼轮式和超声旋涡式两种类型。

电子翼轮式风速传感器采用和普通机械翼轮式风表一样的机械翼轮，通过磁感应转换器或光电转换器将翼轮的转速变成电信号，电信号经过处理后即作为风速传感器的输出信号。这种传感器的构造简单，价格低廉，可以测量较低风速。由于采用的是机械翼轮，矿井粉尘对其测试精度有一定影响，因此必须定期清洗翼轮和校正2。

风速传感器的安装使用（1）矿井的每一个采区、一翼回风道及总回风道的测风站；矿井主要通风机的风硐内及采煤工作面进、回风巷道中都要安装风速传感器，在风速高于或低于设计风速20%时，发出声光报警。

（2）风速传感器在下井使用前，应在地面进行1-2天的通电试验。在有条件的矿井，应该用风表校正装置进行标定；

（3）安设风速传感器的地方应首先用风表测出通过巷道的平均风速，然后在这个断面上找出一个平均风速点，将风速传感器牢固地放置在这一点上，传感器要安放在正对风流流动的方向，其偏角应小于5°。若平均风速点处影响交通或因其它原因而不适宜放置传感器时，可把传感器放在不是平均风速的地方。这时应测出该点与平均风速点的比例系数，就地显示值及井上主机读数值应该乘以校正数后，才是平均风速。

（4）按要求连接电缆（电源线与信号线不得反接），然后通电，此时显示屏上该有显示数字。用棉纱或布将探头两端堵住不让风流通过探头，此时显示屏上的读数应为0.0m/s或0.1m/s。

（5）将探头内的棉纱或布取出让风流通过探头，用风表靠近探头测量1min或100s风表，同时记录下就地显示值及遥测系统主机读数，二者应基本一致，传感器才可投入正常使用3。

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所