本發(fā)明涉及一種適用于煤礦井下的安全附屬設(shè)備，特別涉及一種雙向風(fēng)速、風(fēng)向測(cè)量的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法。

背景技術(shù)：
礦井通風(fēng)就是把地面空氣連續(xù)不斷的送往井下，同時(shí)連續(xù)不斷地把井下污濁空氣排出井外。礦井通風(fēng)是煤礦安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)，它不但具有向井下各用風(fēng)地點(diǎn)輸送新鮮風(fēng)流，保障井下作業(yè)人員呼吸的重要功能，同時(shí)，還具有稀釋、排除礦井瓦斯與粉塵以及作業(yè)區(qū)間的降溫等功能。合理的通風(fēng)是抑制煤炭自然和火災(zāi)發(fā)展的重要手段，但如果通風(fēng)系統(tǒng)布置不合理或管理不當(dāng)，將恰恰是導(dǎo)致瓦斯積聚和自然發(fā)火以及造成瓦斯、火災(zāi)事故進(jìn)一步擴(kuò)大的主要原因。因此提高礦井的通風(fēng)技術(shù)與監(jiān)測(cè)水平是保證礦井正常生產(chǎn)和安全狀況的基礎(chǔ)，而風(fēng)速、風(fēng)向傳感器是監(jiān)測(cè)井下風(fēng)速大小和風(fēng)向狀況的主要手段，為保障煤礦安全生產(chǎn)提供強(qiáng)有力技術(shù)保障?，F(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)速傳感器大多采用超聲波渦街原理，測(cè)量手段較為單一，設(shè)備使用較為約束，不夠靈活，且不能實(shí)現(xiàn)雙向風(fēng)速、風(fēng)向測(cè)量，長(zhǎng)期工作易受粉塵水汽影響，影響測(cè)量精度；后出現(xiàn)了差壓式測(cè)量原理的傳感器，比如收縮管式風(fēng)速傳感器，依然不能夠?qū)崿F(xiàn)雙向風(fēng)速、風(fēng)向準(zhǔn)確測(cè)量；并且上述傳感器不具有自動(dòng)清零能力，但壓力傳感器本身固有的非常規(guī)、多值對(duì)應(yīng)的遲滯非線性特性和零點(diǎn)溫度漂移特性，限制了其測(cè)量精度。現(xiàn)有技術(shù)中，出現(xiàn)了電控自動(dòng)零點(diǎn)校準(zhǔn)的壓差式傳感器，如專利申請(qǐng)201180032464.5公開的閥門組件，具有自動(dòng)零點(diǎn)校準(zhǔn)的功能，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工裝配極其困難，并且，該產(chǎn)品由于各個(gè)運(yùn)動(dòng)副之間配合精度要求較高，因而需要極高的密封性能，否則用于煤礦等條件惡劣的場(chǎng)合則會(huì)失效。因此，需要一種雙向風(fēng)速、風(fēng)向測(cè)量的檢測(cè)裝置，適用于煤礦等條件極其惡劣的場(chǎng)合測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向，具有較高的測(cè)量精度和穩(wěn)定性，具有零點(diǎn)校準(zhǔn)功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工裝配容易，且使用周期較長(zhǎng)，節(jié)約使用成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明提供一種雙向風(fēng)速、風(fēng)向測(cè)量的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，適用于煤礦等條件極其惡劣的場(chǎng)合測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向，具有較高的測(cè)量精度和穩(wěn)定性，具有零點(diǎn)校準(zhǔn)功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工裝配容易，且使用周期較長(zhǎng)，節(jié)約使用成本。本發(fā)明的雙向風(fēng)速、風(fēng)向測(cè)量的檢測(cè)裝置，包括微差壓取樣探頭、自動(dòng)清零組件和微壓差元件；所述微差壓取樣探頭包括用于取樣的引壓管Ⅰ以及引壓管Ⅱ和與引壓管Ⅰ以及引壓管Ⅱ?qū)?yīng)連通的出氣口Ⅰ以及出氣口Ⅱ；所述微壓差元件具有取樣口Ⅰ和取樣口Ⅱ；自動(dòng)清零組件設(shè)有接口Ⅰ、接口Ⅱ和接口Ⅲ，所述接口Ⅰ連通于出氣口Ⅰ，接口Ⅱ連通于取樣口Ⅰ，接口Ⅲ連通于取樣口Ⅱ；所述出氣口Ⅱ連通于取樣口Ⅱ，所述接口Ⅰ和接口Ⅲ之間可切換的與接口Ⅱ連通或關(guān)閉。進(jìn)一步，還包括自動(dòng)控制系統(tǒng)；所述自動(dòng)清零組件包括具有接口Ⅰ、接口Ⅱ以及接口Ⅲ的兩位三通電磁閥；所述自動(dòng)控制系統(tǒng)包括：命令輸入單元，用于輸入外部命令；中央處理單元，用于接收外部命令、微壓差元件的壓差信號(hào)和向兩位三通電磁閥的控制電路輸出控制命令；數(shù)據(jù)輸出單元，用于接收中央處理單元的命令信號(hào)并輸出數(shù)據(jù)信息；進(jìn)一步，微差壓取樣探頭還包括取樣緩沖件，該取樣緩沖件包括緩沖腔外殼和緩沖腔外殼內(nèi)分隔形成的取樣緩沖腔Ⅰ以及取樣緩沖腔Ⅱ，引壓管Ⅰ以及引壓管Ⅱ和出氣口Ⅰ以及出氣口Ⅱ通過(guò)取樣緩沖腔Ⅰ以及取樣緩沖腔Ⅱ?qū)?yīng)連通；進(jìn)一步，引壓管Ⅰ和引壓管Ⅱ之間對(duì)稱設(shè)置且流道上分別沿軸向設(shè)有導(dǎo)流槽，該導(dǎo)流槽位于引壓管Ⅰ的進(jìn)氣端部以及引壓管Ⅱ的進(jìn)氣端部開口；進(jìn)一步，所述引壓管Ⅰ和引壓管Ⅱ均采用皮托管結(jié)構(gòu)，引壓管Ⅰ的端部和引壓管Ⅱ的端部之間相背折彎且導(dǎo)流槽之間沿徑向相背設(shè)置；所述導(dǎo)流槽沿引壓管徑向貫穿管壁；進(jìn)一步，自動(dòng)控制系統(tǒng)還包括用于接收中央處理單元的控制命令并發(fā)出報(bào)警信號(hào)的報(bào)警單元；所述中央處理單元、微壓差元件和兩位三通電磁閥及其控制電路塑封于一殼體內(nèi)，所述命令輸入單元和數(shù)據(jù)輸出單元位于該殼體表面；進(jìn)一步，所述自動(dòng)清零組件還包括連通于出氣口Ⅱ、取樣口Ⅱ和接口Ⅲ的三通件；進(jìn)一步，所述引壓管Ⅰ和引壓管Ⅱ固定連接或一體成形于同一引壓管法蘭，該引壓管法蘭以端蓋的形式可拆卸式密封連接于緩沖腔外殼；進(jìn)一步，所述取樣緩沖腔Ⅰ直接由緩沖腔外殼形成，取樣緩沖腔Ⅱ由位于緩沖腔外殼內(nèi)的短節(jié)內(nèi)腔形成，該短節(jié)由引壓管法蘭與外界密封并沿其軸向壓于緩沖腔外殼內(nèi)。本發(fā)明還公開了一種利用雙向風(fēng)速、風(fēng)向測(cè)量的檢測(cè)裝置測(cè)量風(fēng)速、風(fēng)向的方法，包括下列步驟：a．開啟裝置，確定裝置是否為清零狀態(tài)；否則接通自動(dòng)清零組件的設(shè)有接口Ⅱ和接口Ⅲ，使差壓元件的正負(fù)極處于同一壓力環(huán)境中并達(dá)到設(shè)定清零時(shí)間；b．切斷接口Ⅱ和接口Ⅲ之間的接通狀態(tài)并接通接口Ⅰ和接口Ⅱ，通過(guò)引壓管Ⅰ和引壓管Ⅱ引入高壓和低壓，使微壓差元件檢測(cè)風(fēng)流引起的差壓，并將差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)送至中央處理單元，計(jì)算得出風(fēng)速數(shù)據(jù)信號(hào)；c．中央處理單元將步驟b中的電信號(hào)輸出至數(shù)據(jù)輸出單元并根據(jù)檢測(cè)到的風(fēng)速值低于下限值高于上限值或風(fēng)向反向時(shí)，控制報(bào)警單元報(bào)警；步驟b中，引壓管Ⅰ以及引壓管Ⅱ可根據(jù)設(shè)定互為低壓和高壓取樣端口。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的雙向風(fēng)速、風(fēng)向測(cè)量的檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法，檢測(cè)裝置采用兩個(gè)引壓管并具有自動(dòng)清零組件的結(jié)構(gòu)，使用時(shí)可雙向測(cè)量，靈活方便，適用于煤礦等條件極其惡劣的場(chǎng)合測(cè)量風(fēng)速和風(fēng)向，由于結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單性，抗粉塵水汽影響能力強(qiáng)，測(cè)量精度和穩(wěn)定性較高，具有零點(diǎn)校準(zhǔn)功能，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工裝配容易，且使用周期較長(zhǎng)，節(jié)約使用成本。消除擴(kuò)散硅壓力傳感器滿量程工作后遲滯非線性特性；經(jīng)使用，本發(fā)明0～40℃范圍內(nèi)零點(diǎn)變化量小于0.1Pa，能實(shí)現(xiàn)0.1Pa的穩(wěn)定測(cè)量。附圖說(shuō)明下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。圖1為本發(fā)明原理框圖；圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為微差壓取樣探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3的側(cè)視圖；圖5為本發(fā)明的檢測(cè)方法流程圖。具體實(shí)施方式圖1為本發(fā)明原理框圖，圖,2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3為微差壓取樣探頭的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為圖3的側(cè)視圖；如圖所示：本發(fā)明的雙向風(fēng)速、風(fēng)向測(cè)量的檢測(cè)裝置，包括微差壓取樣探頭1、自動(dòng)清零組件和微壓差元件8；微壓差元件8一般采用現(xiàn)有的壓力傳感器制成，在此不再贅述；所述微差壓取樣探頭1包括用于取樣的引壓管Ⅰ16以及引壓管Ⅱ17和與引壓管Ⅰ16以及引壓管Ⅱ17對(duì)應(yīng)連通的出氣口Ⅰ11以及出氣口Ⅱ12，即引壓管Ⅰ16連通于出氣口Ⅰ11，引壓管Ⅱ17連通于出氣口Ⅱ12；所述微壓差元件8具有取樣口Ⅰ81和取樣口Ⅱ82；采用兩個(gè)引壓管結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)雙向采樣，使用簡(jiǎn)單方便；取樣時(shí)，可設(shè)定引壓管Ⅰ16為高壓引壓管，引壓管Ⅱ17為低壓引壓管；自動(dòng)清零組件設(shè)有接口Ⅰ61、接口Ⅱ62和接口Ⅲ63，所述接口Ⅰ61連通于出氣口Ⅰ11，接口Ⅱ62連通于取樣口Ⅰ81，接口Ⅲ63連通于取樣口Ⅱ82；所述出氣口Ⅱ12連通于取樣口Ⅱ82，所述接口Ⅰ61和接口Ⅲ63之間可切換的與接口Ⅱ62連通或關(guān)閉；根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，接口Ⅰ61和接口Ⅲ63之間的切換可通過(guò)電磁閥實(shí)現(xiàn)，也可采用其他的電驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，甚至手動(dòng)也可實(shí)現(xiàn)；當(dāng)接口Ⅰ61和接口Ⅱ62之間導(dǎo)通，則取樣口Ⅰ81和取樣口Ⅱ82分別與出氣口Ⅰ11以及出氣口Ⅱ12導(dǎo)通，屬于檢測(cè)工作狀態(tài)；接口Ⅲ63與接口Ⅱ62之間導(dǎo)通，則取樣口Ⅰ81和取樣口Ⅱ82連通，微壓差元件8的取樣口Ⅰ81和取樣口Ⅱ82壓力相同，屬于歸零狀態(tài)導(dǎo)通。本實(shí)施例中，還包括自動(dòng)控制系統(tǒng)；所述自動(dòng)清零組件包括具有接口Ⅰ61、接口Ⅱ62以及接口Ⅲ63的兩位三通電磁閥6；所述自動(dòng)控制系統(tǒng)包括：命令輸入單元10，用于輸入外部命令；該外部命令指的是完成檢測(cè)的一般指令，一般包括啟動(dòng)、自動(dòng)清零、報(bào)警啟動(dòng)或停止和數(shù)據(jù)保存等等中央處理單元3，用于接收外部命令、微壓差元件8的壓差信號(hào)和向兩位三通電磁閥6的控制電路7輸出控制命令；微壓差元件8的壓差信號(hào)是兩位三通電磁閥6啟閉的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，即根據(jù)該信號(hào)決定兩位三通電磁閥處于檢測(cè)位還是清零位；數(shù)據(jù)輸出單元4，用于接收中央處理單元3的命令信號(hào)并輸出數(shù)據(jù)信息；該數(shù)據(jù)信息一般包括顯示的風(fēng)速、風(fēng)向信息的顯示屏等等。本實(shí)施例中，微差壓取樣探頭1還包括取樣緩沖件，該取樣緩沖件包括緩沖腔外殼15和緩沖腔外殼15內(nèi)分隔形成的取樣緩沖腔Ⅰ13以及取樣緩沖腔Ⅱ14，引壓管Ⅰ16以及引壓管Ⅱ17和出氣口Ⅰ11以及出氣口Ⅱ12通過(guò)取樣緩沖腔Ⅰ13以及取樣緩沖腔Ⅱ14對(duì)應(yīng)連通；設(shè)有取樣緩沖部件，取樣過(guò)程中避免壓力突變，可適當(dāng)?shù)玫骄彌_引壓介質(zhì)造成的沖擊，避免冷凝水以及粉塵直接作用于壓力傳感器，增強(qiáng)抗粉塵水汽影響能力強(qiáng)，保證了風(fēng)速、風(fēng)向檢測(cè)裝置的測(cè)量精度和穩(wěn)定性。本實(shí)施例中，引壓管Ⅰ16和引壓管Ⅱ17之間對(duì)稱設(shè)置且流道上分別沿軸向設(shè)有導(dǎo)流槽（圖中所示，引壓管Ⅰ16上的導(dǎo)流槽19和引壓管Ⅱ17上的導(dǎo)流槽18），該導(dǎo)流槽（導(dǎo)流槽19和導(dǎo)流槽18）位于引壓管Ⅰ16的進(jìn)氣端部以及引壓管Ⅱ17的進(jìn)氣端部開口；對(duì)稱設(shè)置更利于雙向檢測(cè)，且該導(dǎo)流槽使得管壁間斷，冷凝水無(wú)法形成連續(xù)的表面張力，因而會(huì)隨導(dǎo)流槽流出，避免出現(xiàn)冷凝水或者粉塵堵塞現(xiàn)象發(fā)生；軸向所指為引壓管的軸向，也就是氣流沿引壓管的流道方向。本實(shí)施例中，所述引壓管Ⅰ16和引壓管Ⅱ17均采用皮托管結(jié)構(gòu)，引壓管Ⅰ16的端部和引壓管Ⅱ17的端部之間相背折彎且導(dǎo)流槽（導(dǎo)流槽19和導(dǎo)流槽18）之間沿徑向相背設(shè)置；所述導(dǎo)流槽沿引壓管徑向貫穿管壁；采用該結(jié)構(gòu)的引壓管，使得導(dǎo)流槽不但具有導(dǎo)流防堵作用，而且還具有引壓效果，進(jìn)一步保證測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。本實(shí)施例中，自動(dòng)控制系統(tǒng)還包括用于接收中央處理單元3的控制命令并發(fā)出報(bào)警信號(hào)的報(bào)警單元5，報(bào)警單元一般包括聲報(bào)警、光報(bào)警或者聲光報(bào)警，在風(fēng)速值超過(guò)上限、下線或者風(fēng)向相反時(shí)會(huì)報(bào)警；所述中央處理單元、微壓差元件和兩位三通電磁閥及其控制電路塑封于一殼體2內(nèi)，所述命令輸入單元和數(shù)據(jù)輸出單元4位于該殼體2表面；塑封一般采用環(huán)氧樹脂或其他塑料注塑固定的方式，采用塑封的結(jié)構(gòu)使該結(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)，具有較好的防水防塵性，且抵抗外力的能力較強(qiáng)。本實(shí)施例中，所述自動(dòng)清零組件還包括連通于出氣口Ⅱ12、取樣口Ⅱ82和接口Ⅲ63的三通件；采用三通的連接結(jié)構(gòu)，使整個(gè)氣路排布整齊，安裝拆卸方便。本實(shí)施例中，所述引壓管Ⅰ16和引壓管Ⅱ17固定連接或一體成形于同一引壓管法蘭20，固定連接可采用可拆卸式或者焊接等，本實(shí)施例采用一體成形結(jié)構(gòu)，該引壓管法蘭20以端蓋的形式可拆卸式密封連接于緩沖腔外殼15；密封的方式采用密封墊21的形式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封可靠；該可拆卸式結(jié)構(gòu)使得整個(gè)緩沖件整體性強(qiáng)，維修方便。本實(shí)施例中，所述取樣緩沖腔Ⅰ13直接由緩沖腔外殼15形成，取樣緩沖腔Ⅱ14由位于緩沖腔外殼15內(nèi)的短節(jié)內(nèi)腔形成，該短節(jié)由引壓管法蘭20與外界密封并沿其軸向壓于緩沖腔外殼15內(nèi)，即引壓管法蘭20連接于緩沖腔外殼15，對(duì)短節(jié)形成軸向壓力，該軸向壓力使得短接固定于緩沖腔外殼15并壓緊與外界密封；該結(jié)構(gòu)使得取樣緩沖腔Ⅰ13和取樣緩沖腔Ⅱ13由不同的部件構(gòu)成，相對(duì)密封性較好，不會(huì)出現(xiàn)串氣現(xiàn)象，保證結(jié)果的精確；如圖所示，短接兩段形成縮頸式臺(tái)階，臺(tái)階由于引壓管法蘭20抵緊緩沖件殼體內(nèi)壁，縮頸分別對(duì)應(yīng)伸出緩沖件外殼15用于連接引壓管Ⅱ17和通過(guò)管道連通于三通件9；當(dāng)然，取樣緩沖腔Ⅰ13直接通過(guò)引壓管法蘭20連通于引壓管Ⅰ16，且位于出氣口Ⅰ11設(shè)有接頭。圖5為本發(fā)明的檢測(cè)方法流程圖，本發(fā)明的一種利用雙向風(fēng)速、風(fēng)向測(cè)量的檢測(cè)裝置測(cè)量風(fēng)速、風(fēng)向的方法，包括下列步驟：a．開啟裝置，上電并初始化，并讀取微壓差元件壓差數(shù)據(jù)，確定裝置是否為清零狀態(tài)；否則接通自動(dòng)清零組件的設(shè)有接口Ⅱ和接口Ⅲ，使差壓元件的正負(fù)極處于同一壓力環(huán)境中并達(dá)到設(shè)定清零時(shí)間；達(dá)到清零時(shí)間或者首次啟動(dòng)則原件完成清零；b．切斷接口Ⅱ和接口Ⅲ之間的接通狀態(tài)并接通接口Ⅰ和接口Ⅱ，通過(guò)引壓管Ⅰ和引壓管Ⅱ引入高壓和低壓，使微壓差元件檢測(cè)風(fēng)流引起的差壓，并將差壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)送至中央處理單元，計(jì)算得出風(fēng)速數(shù)據(jù)信號(hào)；c．中央處理單元將步驟b中的電信號(hào)輸出至數(shù)據(jù)輸出單元并根據(jù)檢測(cè)到的風(fēng)速值低于下限值高于上限值或風(fēng)向反向時(shí)，控制報(bào)警單元報(bào)警；步驟b中，引壓管Ⅰ以及引壓管Ⅱ可根據(jù)設(shè)定互為低壓和高壓取樣端口。最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。