专利名称：隧道风速智能超声检测系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子与通信技术领域，涉及一种隧道风速智能超声检测系统。
背景技术：
目前，我国公路隧道建设与日俱增，隧道安全运营问题显得越来越突出，隧道环境监测与控制成为公路隧道安全运行的重要课题。通风系统是隧道行车安全的重要保障，而风速值是通风系统调整工作状态的重要依据，隧道风速的实时检测有着非常重要的意义。 一般隧道通风系统利用风速仪表测量风速，并将风速值转换成4 20mA电流信号送入控制站，根据优化的隧道运行参数，决定自动风机的开或关，车道的开或关。目前应用较多的激光多普勒风速仪有很高的测量精度和很广的测量范围，但复杂昂贵的系统结构很难在隧道环境中使用，而机械式风速测量仪、皮托管式风速测量仪由于存在转动部件，要求有启动风速，同时转动惯性会引起迟滞效应，适合精度要求较低的场合。超声波检测是上世纪80年代出现的一种非接触检测技术，与其它方法相比，它不受光线和被测对象颜色等影响，对黑暗、灰尘、烟雾、电池干扰等恶劣环境有一定适应能力。随着计算机控制技术，电子技术，信息处理技术的发展，超声波检测技术有了很大的发展，研究基于超声波技术的隧道风速测量技术既具有重要的理论意义，又具有重大的实用价值，应用前景十分广阔。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种隧道风速智能超声检测系统，该隧道风速智能超声检测系统能精确检测隧道内风速，本装置结构简单、易于实施、并能与外部设备进行通讯。本实用新型的技术方案如下一种隧道风速智能超声检测系统，其特征在于，包括CPU、用于发出超声波的发射器、用于接收超声波的接收器ι和接收器2、信号处理器、温度采集模块、外部通讯模块；所述的接收器1和接收器2通过所述的信号处理器与所述的CPU连接，所述的温度采集模块和外部通讯模块均与所述的CPU连接。所述的发射器单独构成一个模块，所述的发射器与所述的接收器1和接收器2配置成一个等腰三角形结构。所述的CPU采用ATMEGAU8单片机。本实用新型的有益效果本装置属工控型风速仪，与CO浓度检测仪和可见度检测仪共同构成隧道环境监测系统，具有测量精度高、操作简便、成本低、可靠性高等特点，并能与外部设备进行通讯。本实用新型的优点(1)测量范围广，从0.05 μ m/s到106m/s均可测量，且不要求有启动风速；(2)对测量环境要求不高，适应范围广；(3)精度高，能达到的测量精度。[0014](4)动态响应好，可进行实时测量；(5)能判别风速流动方向。
图1为本实用新型原理框图。
具体实施方式
实施例1:如图1所示，一种隧道风速智能超声检测系统，其特征在于，包括CPU、用于发出超声波的发射器、用于接收超声波的接收器1和接收器2、信号处理器、温度采集模块、外部通讯模块；所述的接收器1和接收器2通过所述的信号处理器与所述的CPU连接，所述的温度采集模块和外部通讯模块均与所述的CPU连接，所述的CPU采用ATMEGAU8单片机。所述的发射器单独构成一个模块，所述的发射器与所述的接收器1和接收器2配置成一个等腰三角形结构。工作过程接收器1和接收器2的安装平行于隧道并与发射器配置成等腰三角形结构。发射器产生用于测量的频率为40KHZ的超声波。隧道内风向总是沿着隧道的方向， 即沿着接收器1和接收器2方向，设风从接收器1流向接收器2，则发射器发出的超声波传向接收器1时属于逆向传播，传向接收器2时属于顺向传播；设风从接收器2流向接收器1， 则发射器发出的超声波传向接收器1时属于顺向传播，传向接收器2时属于逆向传播；根据超声波的性质，超声波在逆风中传播速度和在顺风中传播速度是不一样的，而发射器与两个接收器构成等腰三角形形状，因而有风的时候，发射器发出的超声波到达接收器1和接收器2的时间不一样，接收器1和接收器2接收到发射器发送来的超声波信号，两组信号分别经过信号处理电路进行放大、滤波、整形处理后进入CPU进行处理。CPU算出两组信号到
达时间差At，通过公式V = ^实现风速的计算，式中C为超声波在静止空气中的速度，L
丄Li
为发射器到接收器之间的距离。由于超声波在静止空气中的速度受环境温度的影响，本系统采用一个温度检测模块用来检测周围环境的温度，并由CPU根据特定的算法对检测结果进行校正，使检测出的风速更加精确。同时CPU通过外部通讯模块实现同外部设备进行通讯，通讯距离可达1000米。
权利要求1.一种隧道风速智能超声检测系统，其特征在于，包括CPU、用于发出超声波的发射器、用于接收超声波的接收器ι和接收器2、信号处理器、温度采集模块、外部通讯模块；所述的接收器1和接收器2通过所述的信号处理器与所述的CPU连接，所述的温度采集模块和外部通讯模块均与所述的CPU连接，所述的发射器单独构成一个模块。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的发射器和所述的接收器1和接收器 2配置成一个等腰三角形结构，所述的CPU采用ATMEGAU8单片机。
专利摘要本实用新型公开了一种隧道风速智能超声检测系统，其特征在于，包括CPU、用于发出超声波的发射器、用于接收超声波的接收器1和接收器2、信号处理器、温度采集模块、外部通讯模块；所述的接收器1和接收器2通过所述的信号处理器与所述的CPU连接，所述的温度采集模块和外部通讯模块均与所述的CPU连接，所述的CPU采用ATMEGA128单片机，所述的发射器与所述的接收器1和接收器2配置成一个等腰三角形结构。该隧道风速智能超声检测系统能精确测量隧道内的风速，具有结构简单、成本低、测量精确度和可靠性高等优点。
文档编号G01P5/24GK202002939SQ201120047099
公开日2011年10月5日 申请日期2011年2月25日 优先权日2011年2月25日
发明者叶自清 申请人:中南林业科技大学