一种降低自校准功耗的高精度风速检测方法与流程

1.本发明属于风速监测领域，涉及一种降低自校准功耗的高精度风速检测方法。


背景技术：

2.煤炭产业逐渐向高端化、智能化、绿色化转型升级，提升煤矿智能化和安全水平，促进煤炭行业高质量发展将是煤矿安全装备的发展方向。矿用巷道风速监测领域以差压原理风速传感器占主导地位，并得到煤矿用户的认可。
3.在煤矿井下，巷道风速采用差压原理和皮托管取压结构，并采用零点自校准技术实现(0.4～15.0)m/s风速范围的测量。由于差压元件存在时漂、温漂及压力迟滞现象，因此，需要采用零点自校准技术修正时漂、温漂及压力迟滞对零点偏移的影响，提高测量的稳定性。零点自校准技术运行过程中会增加仪器仪表的整机功耗，特别是煤矿安全监控系统中的传感器对功耗特别敏感，功耗的增加就会降低传感器的通讯距离，目前对低功耗自校准技术没有相关的技术研究，因此，现有监控系统中风速传感器及仪器仪表仍采用常规方法运行零点自校准功能，并牺牲一定的带载距离。
4.本方法采用间隙性自校准技术和配备大容量电容储能或电池的方式，解决风速传感器及仪器仪表在运行零点自校准功能时功耗明显增加的问题，解决风速传感器的低功耗运行的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种降低自校准功耗的高精度风速检测方法。解决风速传感器及仪器仪表在运行零点自校准功能时功耗明显增加的问题，且运行零点自校准功能时，电流增加不大于10ma。
6.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种降低自校准功耗的高精度风速检测方法，在风速检测仪表中，硬件电路包含容量为2000uf的瞬时电量储能单元、mcu控制单元、电压采集单元和零点自校准单元；瞬时电量储能单元输入端通过1.2k电阻连接12v直流电源供电，确保储能电路的充电电流不大于10ma；瞬时电量储能单元输出端通过电压采集单元连接到mcu控制单元，实现输出端电压的实时采集，并根据输出端电压由mcu控制单元根据软件流程智能控制零点自校准单元的运行状态。
8.可选的，在所述风速检测仪表中，建立一个存放零点差压数据的数组d1，长度20；
9.设定自校准次数常量m为20；
10.建立一个存放实时电压数据的数组d2，长度5；
11.设定放电电压常量为5.6v；
12.设定自校准间隔时间常量为1秒；
13.mcu控制单元实时采集、运算风速值大小，实时采集瞬时电量储能单元输出端的电压值vnew，同时采用迭代的方式更新电压值数组d2；
14.d2[0]＝d2[1],d2[1]＝d2[2]
…
d2[n2
‑
2]＝d2[n2
‑
1],d2[n2
‑
1]＝vnew，并计算出输出端电压值；
[0015]
mcu控制单元根据风速值的检测状态智能判断是否开启零点自校准功能，若此时需要开启自校准功能，采用定时器每1s判断瞬时电量储能单元的电压值，达到5.6v工作电压时，mcu控制单元控制零点自校准单元开启，并采集一次此时的零点差压值pnew，同时采用迭代的方式更新零点差压值数组d1；
[0016]
d1[0]＝d1[1],d1[1]＝d1[2]
……
d1[n1
‑
2]＝d1[n1
‑
1],d1[n1
‑
1]＝pnew；
[0017]
当零点差压值采集次数达到设定的自校准次数常量20时，由mcu控制单元关闭零点自校准单元，同时根据数组d1计算出此时的零点差压值，完成低功耗风速零点差压自校准。
[0018]
本发明的有益效果在于：大大降低了风速仪表的整机功耗，保证了风速的测量精度和稳定性。
[0019]
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0020]
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
[0021]
图1为本发明电路示意图；
[0022]
图2为本发明流程图。
具体实施方式
[0023]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0024]
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0025]
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术
人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
[0026]
如图1和图2所示，在风速检测仪表中，硬件电路包含容量为2000uf的瞬时电量储能单元、mcu控制单元、电压采集单元、零点自校准单元。其中瞬时电量储能单元输入端通过1.2k电阻连接12v直流电源供电，确保储能电路的充电电流不大于10ma；瞬时电量储能单元输出端通过电压采集单元连接到mcu控制单元，实现输出端电压的实时采集，并根据输出端电压由mcu控制单元根据软件流程智能控制零点自校准单元的运行状态。
[0027]
软件流程包括，建立一个存放零点差压数据的数组d1，长度20；设定自校准次数常量m为20；建立一个存放实时电压数据的数组d2，长度5；设定放电电压常量为5.6v；设定自校准间隔时间常量为1秒；传感器在运行过程中，mcu控制单元实时采集、运算风速值大小，实时采集瞬时电量储能单元输出端的电压值vnew，同时采用迭代的方式更新电压值数组d2，d2[0]＝d2[1],d2[1]＝d2[2]
…
d2[n2
‑
2]＝d2[n2
‑
1],d2[n2
‑
1]＝vnew，并计算出输出端电压值；mcu控制单元根据风速值的检测状态智能判断是否开启零点自校准功能，若此时需要开启自校准功能，采用定时器每1s判断瞬时电量储能单元的电压值，达到5.6v工作电压时，mcu控制单元控制零点自校准单元开启，并采集一次此时的零点差压值pnew，同时采用迭代的方式更新零点差压值数组d1，d1[0]＝d1[1],d1[1]＝d1[2]
……
d1[n1
‑
2]＝d1[n1
‑
1],d1[n1
‑
1]＝pnew。当零点差压值采集次数达到设定的自校准次数常量20时，由mcu控制单元关闭零点自校准单元，同时根据数组d1计算出此时的零点差压值，即完成了一个完整的低功耗风速零点差压自校准，该方法支持下的零点自校准功能工作电流只比常规工作电流增加10ma，相比常规方式，零点自校准时的工作电流降低90ma以上。
[0028]
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。