一种基于矿用防爆手机USB接口的便携式风速仪及使用方法与流程

一种基于矿用防爆手机usb接口的便携式风速仪及使用方法
技术领域
1.本发明涉及矿用风速仪的技术领域，尤其是涉及一种基于矿用防爆手机usb接口的便携式风速仪及使用方法。


背景技术：

2.矿井通风可以为井下各工作地点提供足够的新鲜空气，供给作业人员呼吸，并将有毒有害气体和粉尘的浓度控制在规定范围内，是保障矿井安全生产的主要技术手段。风速作为检验矿井通风效果的一项重要指标，需要被通风管理人员实时掌握，其测量的准确性是矿井日常通风工作的一项重要内容。
3.目前矿井通风管理人员获取井下风速的途径主要有两种，一种是通过在井下各地点安装风速传感器，另一种则是由测风员持机械风表到井下进行测量。风速传感器由于安装在井下某一固定地点，虽然能够对风速的变化做出实时响应，但测得的只是安装位置处的点风速或线风速，而由测风员持机械风表采用线路法测得的虽然是平均风速，但这种方法步骤繁琐，受测风员技术熟练程度的影响，且单个机械风表适用风速范围小，测量低、中、高风速时需要使用不同的机械风表，在微风情况下也不适用。考虑到两种方式的优点，若将风速传感器和线路测风速法结合起来，即能实现对巷道平均风速的准确测量。


技术实现要素：

4.本发明是为了解决井下测风速工作步骤繁琐，设备繁杂，测量数据缺乏实时性和准确性的问题，而提出的一种基于矿用防爆手机usb接口的便携式风速仪及使用方法。
5.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种基于矿用防爆手机usb接口的便携式风速仪，包括外壳，所述外壳内部固定安装有控制线路板，所述控制线路板设有信号处理模块、运算分析模块和电源模块，所述信号处理模块包括信号放大调理电路、cta控制电路和a/d转换电路，所述cta控制电路由电桥电路和反馈补偿电路组成，所述电源模块包括供电电路和数据传输电路，所述控制线路板设有usb接头，所述usb接头上方安装有接口保护盖；
7.所述外壳下方固定连接有保护罩，所述保护罩下方固定连接有风速探头，所述保护罩和风速探头内部填充有绝缘填料，所述绝缘填料内穿设有连接线，所述风速探头底部设有开口，所述开口内设有敏感元件，所述敏感元件通过支杆与所述连接线的下端耦合，所述连接线的上端与所述信号处理模块耦合。
8.进一步，所述敏感元件采用长度为3mm、直径为0.0025mm的钨丝。
9.进一步，所述信号处理模块与运算分析模块、电源模块电性连接，所述信号处理模块与敏感元件电性连接。
10.进一步，所述运算分析模块为单片机。
11.进一步，所述电源模块设有外部接口，所述外部接口为type-c接口。
12.进一步，所述接口保护盖底部设有凸起机构，所述外壳的顶部内壁固定连接有支
撑块，所述支撑块固定连接有支撑柱，所述支撑柱套设有弹簧，所述弹簧一侧与所述支撑块固定连接，所述弹簧另一侧与所述凸起机构固定连接。
13.进一步，所述usb接头为type-c接头。
14.进一步，所述第一保护盖和第二保护盖之间安装有矿用防爆手机，所述矿用防爆手机设有usb接口，所述usb接口与所述usb接头插入式连接。
15.本发明还提供一种基于矿用防爆手机usb接口的便携式风速仪的使用方法，包括如下步骤：
16.s1、向外拉开接口保护盖，使第一保护盖和第二保护盖分离，将usb接头插入矿用防爆手机的usb接口，调整接口保护盖的拉开位置使其卡住矿用防爆手机；
17.s2、到达井下测风地点,在矿用防爆手机上设置风速仪处于工作状态，此时矿用防爆手机开始倒计时；
18.s3、手持安装有风速仪的矿用防爆手机，在测风断面内按照规定路线匀速移动，矿用防爆手机倒计时的时间为t，风速仪的采样间隔为t秒，在倒计时时间t内运算分析模块将计算的风速数据通过usb接口发送给矿用防爆手机；
19.s4、矿用防爆手机通过接收到的t/t个风速数据vi，绘制出时间t内风速随时间的变化曲线，并计算出时间t内的平均风速v，平均风速v由下式计算得到：
[0020][0021]
其中i表示风速仪的采样次数(i＝1,2,3,
…
t/t)，vi表示每次采样时的风速；
[0022]
s5、测风过程结束，拔出风速仪的usb接头，接口保护盖自动恢复至原位置。
[0023]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将井下风速传感器测风速的实时性与线路法测风速的准确性结合起来，可以准确、实时、方便地实现对巷道平均风速的测定。该便携式风速仪携带方便，配合矿用防爆手机使用，既减少了测风员需要使用的测风仪器的数量，有利于测风员在井下的活动，又简化了线路法测风速中的秒表计时、记录数据、数据后处理等步骤，能够有效提高测风人员的工作效率，减少通风仪器的日常维护工作。
附图说明
[0024]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]
图1为本发明的主视图；
[0026]
图2为本发明的侧视图；
[0027]
图3为本发明的俯视图；
[0028]
图4为本发明中接口保护盖和usb接头的剖视图；
[0029]
图5为本发明中外壳顶部的剖视图；
[0030]
图6为本发明中风速探头的剖视图；
[0031]
图7为本发明中保护罩的水平截面的剖视图；
[0032]
图8为本发明配合矿用防爆手机使用的安装示意图；
[0033]
图9为本发明的系统框图；
[0034]
图中标记说明：1、外壳；2、控制线路板；3、风速探头；4、接口保护盖；5、usb接头；6、弹簧；7、敏感元件；8、支杆；9、连接线；10、保护罩；11、绝缘填料；12、矿用防爆手机；13、凸起机构；14、支撑柱；15、支撑块。
具体实施方式
[0035]
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图和具体较佳实施方式，对本发明一种基于矿用防爆手机usb接口的便携式风速仪及使用方法做进一步详细的描述。
[0036]
本发明的描述中，需要理解的是，术语“上端”、“下端”、“上部”、“下部”、“上方”、“下方”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
[0037]
实施例1：
[0038]
请参阅图1-9，本发明提供一种技术方案：一种基于矿用防爆手机usb接口的便携式风速仪，包括外壳1，所述外壳1内部固定安装有控制线路板2，所述控制线路板2用于处理敏感元件7产生的模拟信号，计算环境风速，并与矿用防爆手机12进行数据传输，所述控制线路板2设有信号处理模块、运算分析模块和电源模块，所述信号处理模块用于将风速探头3的敏感元件7产生的模拟信号进行滤波、放大、调理，再转换成数字信号传递给运算分析模块；所述信号处理模块包括信号放大调理电路、cta控制电路和a/d转换电路；所述运算分析模块用于根据信号处理模块传递来的数字信号计算出环境风速值，在矿用防爆手机12发出指令时按照预置程序作出响应；所述电源模块用于为控制线路板2提供外部电源，并将运算分析模块计算的环境风速数据传递给矿用防爆手机12，在矿用防爆手机12发出指令时将指令传递给运算分析模块；所述cta控制电路由电桥电路和反馈补偿电路组成；所述cta控制电路在环境风速变化时发挥作用，使流过敏感元件7的电流发生相应的变化，从而保持敏感元件7的温度不变；所述电源模块包括供电电路和数据传输电路，所述控制线路板2设有usb接头5，所述usb接头5上方安装有接口保护盖4，所述接口保护盖4由两个左右对称的结构组成，可向外拉开并在弹簧结构的作用下恢复至原位置；所述接口保护盖4用于减少井下潮湿和粉尘环境对风速仪的usb接头5的磨损，并防止风速仪在工作时从矿用防爆手机12上意外脱落；
[0039]
所述外壳1下方固定连接有保护罩10，所述保护罩10下方固定连接有风速探头3，所述风速探头3用于监测探头顶部敏感元件7处的环境风速变化,所述保护罩10和风速探头3内部填充有绝缘填料11，所述绝缘填料11内穿设有连接线9，所述风速探头3底部设有开口，所述开口内设有敏感元件7，所述敏感元件7通过支杆8与所述连接线9的下端耦合，所述连接线9的上端与所述信号处理模块耦合，所述支杆8设有两根，所述支杆8的上部嵌入所述绝缘填料11，所述支杆8的下部与所述敏感元件7固定连接。
[0040]
进一步，所述敏感元件7采用长度为3mm、直径为0.0025mm的钨丝。
[0041]
进一步，所述信号处理模块与运算分析模块、电源模块电性连接，所述信号处理模块与敏感元件7电性连接。
[0042]
进一步，所述运算分析模块为单片机。
[0043]
进一步，所述电源模块设有外部接口，所述外部接口为type-c接口。
[0044]
进一步，所述接口保护盖4底部设有凸起机构，所述外壳1的顶部内壁固定连接有支撑块，所述支撑块固定连接有支撑柱，所述支撑柱套设有弹簧6，所述弹簧6一侧与所述支撑块固定连接，所述弹簧6另一侧与所述凸起机构固定连接。
[0045]
进一步，所述usb接头5为type-c接头。
[0046]
进一步，所述第一保护盖和第二保护盖之间安装有矿用防爆手机12，所述矿用防爆手机12设有usb接口，所述usb接口与所述usb接头5插入式连接。
[0047]
本发明还提供一种基于矿用防爆手机usb接口的便携式风速仪的使用方法，包括如下步骤：
[0048]
s1、向外拉开接口保护盖4，使第一保护盖和第二保护盖分离，将usb接头5插入矿用防爆手机12的usb接口，调整接口保护盖4的拉开位置使其卡住矿用防爆手机12；
[0049]
s2、到达井下测风地点,在矿用防爆手机12上设置风速仪处于工作状态，此时矿用防爆手机12开始倒计时；
[0050]
s3、手持安装有风速仪的矿用防爆手机，在测风断面内按照规定路线匀速移动，矿用防爆手机12倒计时的时间为t，风速仪的采样间隔为t秒，在倒计时时间t内运算分析模块将计算的风速数据通过usb接口发送给矿用防爆手机12；
[0051]
s4、矿用防爆手机12通过接收到的t/t个风速数据vi，绘制出时间t内风速随时间的变化曲线，并计算出时间t内的平均风速v，平均风速v由下式计算得到：
[0052][0053]
其中i表示风速仪的采样次数(i＝1,2,3,
…
t/t)，vi表示每次采样时的风速；
[0054]
s5、测风过程结束，拔出风速仪的usb接头5，接口保护盖4自动恢复至原位置。
[0055]
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。