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) 最大传输距离：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；

量：约1kg。

图1 传感器外形图

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。

图2 涡街调制示意图

5  接线与安装

5.1接线

传感器出厂时配有矿用4芯电缆（MHYV煤矿用阻燃电缆，其单芯截面积为1.5mm²），电缆有与传感器配对的4芯接头，电缆各芯按颜色区分，代表意义如下：

表1 接线规则表

5.2 安装

通电后，在无风状态，风速显示为“00.0”，对准探头进风口吹气，会显示一定数值，表明传感器测试能力正常。

安装时首先选择平直的巷道，在风速平稳无遮挡的位置安装，离开巷道的侧壁和顶板距离都应该在20cm以上。选定位置后，采取壁挂方式固定好传感器，注意风的流向应该和测量头上箭头一致，进风口靠近探头有圆柱体侧。取样口与巷道平行，让风垂直流入取样口。安装过程应该注意：

1.进出风口不能错误；

2.传感器必须与巷道垂直，确保风向与传感器上的风速取样口平行；

3.传感器必须安装牢固，不能随风摆动；

4.安装好后，在进风口处不能有遮挡物，也不能线缆等。

6  数码管及LED显示说明

数码管的分布见图3，第一位为功能显示，后三位显示风速值，左边的发光二极管为指示灯，最末位的小数点亮，表示传感器工作电压超出正常范围（大于25V或者小于8.5V）。

频率、电流信号指示

              电源、通讯指示  功能显示        风速值显示                         

 图 3 四位数码管

指示灯在各种输出类型号中的状态及作用如表3所说明：

表2 指示灯功能表

7  传感器的现场调整

传感器可使用我公司的FYF3型遥控发送器进行调整，其外形如下图4所示，在本传感器中只需使用功能、“”、“” 三个按键。

图 4 FYF3型遥控发送器

 注意：

 1. 所有参数调整后，传感器会自动保存；

2. 调整模式下传感器不会报警，也不会输出断电信号；

3. 遥控器调整完毕后，都需要按“功能”键使首位不显示，或者同时按“S1”、“S2”键，才能返回正常测量状态；

4. 遥控器首次使用时，需要拨下遥控器正下方电池上的绝缘塑料；

5．调整时要将遥控器的红外发射部分正对图1所示的红外接收区域，距离最好不超过0.5米。 

7.1  校准

风速传感器在现场校准时应使用符合要求的风筒，调整时使用9m/s左右的风速，稳定后，按遥控器上的“功能”键1次，直到第一位数码管显示“2”，然后再根据需要分别按“”和“”键进行调节，将后3位数码管的显示值调到与实际风速值相同即可。

7.2  报警点的调整

本传感器设有声光报警功能，报警门限可由遥控器设定，操作方法如下：按遥控器上的“功能”键3次，直到第一位数码管显示“3”，后3位数码管会自动显示当前报警点，然后再根据需要分别按“”和“”键可以增大或减小报警点。请注意报警点的范围是4.0m/s～15.0m/s，调整步进为0.5m/s，如果超出此范围，操作将无效。

7.3 传感器的测试功能

本传感器设有报警测试功能，操作方法如下：连续按遥控器上的“功能”键，直到第一位数码管显示“5”，后3位数码管会自动显示“07.5”，表示当前量程的一半，输出信号和实际风速值到达“7.5m/s”时相同。

7.4 输出电流的调整（只有电流输出方式的传感器才需要）

电流输出的传感器，在现场如果需要对输出电流进行校正时（一般不需要），按遥控器上的“功能”键，直到第一位数码管显示“6”，传感器会自动输出显示0时的电流，然后分别按“”和“”键可以对零点输出电流进行调整；第一位数码管显示“7”时，传感器会自动输出满量程时的电流，按同样方法可以对满量程的输出电流进行调整。

8  使用注意事项

8.1 注意正确接线,以免损坏设备；

8.2 接线前应明确分站接入信号的制式和接入信号的类型；

8.3在煤矿井下严禁随意拆卸、检修，非专业人员请勿随意检修；

8.4 传感器在正常的使用中，应该注意风速头的清洁，并定期对传感器进行校准以保证测量的精度；

8.5 本安产品不得随意与其它未经联检的设备连接；

8.6 维修时不得改变本安电路和与本安电路有关的元器件的电气参数、规格和型号。

9   常见故障处理与维修

常见故障处理与维修见下表3。

表3 常见故障处理表