[發(fā)明專利]礦井巷道大跨度中低風(fēng)速測(cè)量裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711247874.7
• 申請(qǐng)日: 2017-12-01
• 公開（公告）號(hào): CN107942092A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于師建;李秉芮;趙文彬;王天樂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01P5/24
• 分類號(hào): G01P5/24
• 代理公司: 青島智地領(lǐng)創(chuàng)專利代理有限公司37252
• 代理人: 黃鈺

1.一種礦井巷道大跨度中低風(fēng)速測(cè)量裝置，其特征在于：包括第一傳感器、第二傳感器、邏輯控制單元和主控單元；第一傳感器活動(dòng)連接有第一固定座，第一傳感器上設(shè)置有第一超聲波發(fā)射探頭、第一超聲波接收探頭、紅外線發(fā)射模塊和紅外線接收模塊，第一超聲波發(fā)射探頭、第一超聲波接收探頭、紅外線發(fā)射模塊和紅外線接收模塊位于第一傳感器的同一位置處；第二傳感器活動(dòng)連接有第二固定座，第二傳感器上設(shè)置有第二超聲波發(fā)射探頭、第二超聲波接收探頭和紅外線反射鏡，紅外線反射鏡上設(shè)定出標(biāo)識(shí)區(qū)域，第二超聲波發(fā)射探頭、第二超聲波接收探頭和紅外線反射鏡位于第二傳感器的同一位置處；主控單元信號(hào)連接邏輯控制單元，邏輯控制單元經(jīng)超聲波發(fā)射電路連接第一超聲波發(fā)射探頭、第二超聲波發(fā)射探頭，邏輯控制單元經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器、程控放大器連接第一超聲波接收探頭、第二超聲波接收探頭，主控單元信號(hào)連接紅外線發(fā)射模塊和紅外線接收模塊。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井巷道大跨度中低風(fēng)速測(cè)量裝置，其特征在于：第一超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波的方向、第一超聲波接收探頭接收超聲波的方向、紅外線發(fā)射模塊發(fā)射紅外線的方向和紅外線接收模塊接收紅外線的方向互相平行，第二超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波的方向、第二超聲波接收探頭接收超聲波的方向和紅外線反射鏡的鏡面法線方向互相平行。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井巷道大跨度中低風(fēng)速測(cè)量裝置，其特征在于：所述主控單元為計(jì)算機(jī)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井巷道大跨度中低風(fēng)速測(cè)量裝置，其特征在于：所述邏輯控制單元為單片機(jī)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井巷道大跨度中低風(fēng)速測(cè)量裝置，其特征在于：主控單元依次經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器、V/f轉(zhuǎn)換器信號(hào)連接有監(jiān)控單元。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的礦井巷道大跨度中低風(fēng)速測(cè)量裝置，其特征在于：所述監(jiān)控單元為礦井監(jiān)控系統(tǒng)井下分站，主控單元依次經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器、V/f轉(zhuǎn)換器、RS485串口信號(hào)連接礦井監(jiān)控系統(tǒng)井下分站。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦井巷道大跨度中低風(fēng)速測(cè)量裝置，其特征在于：第一傳感器經(jīng)球形鉸鏈連接第一固定座，第二傳感器經(jīng)球形鉸鏈連接第二固定座。

8.一種礦井巷道大跨度中低風(fēng)速測(cè)量方法，應(yīng)用權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的礦井巷道大跨度中低風(fēng)速測(cè)量裝置，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、沿巷道軸線較大跨度的距離兩端分別布置第一傳感器和第二傳感器，第一傳感器經(jīng)第一固定座固定于巷道的一幫，第二傳感器經(jīng)第二固定座固定于巷道的另一幫，第一傳感器和第二傳感器的連線斜穿巷道；

步驟二、定義紅外線發(fā)射模塊發(fā)射出的紅外線經(jīng)紅外線反射鏡反射至紅外線接收模塊形成紅外線傳輸路徑，定義第一超聲波發(fā)射探頭發(fā)射出超聲波至第二超聲波接收探頭形成第一超聲波傳輸路徑，定義第二超聲波發(fā)射探頭發(fā)射出超聲波至第一超聲波接收探頭形成第二超聲波傳輸路徑，啟動(dòng)礦井巷道大跨度中低風(fēng)速測(cè)量裝置，調(diào)節(jié)第一傳感器和第二傳感器的朝向，紅外線發(fā)射模塊發(fā)射出的紅外對(duì)準(zhǔn)紅外線反射鏡的標(biāo)識(shí)區(qū)域，使紅外線傳輸路徑、第一超聲波傳輸路徑和第二超聲波傳輸路徑平行；

步驟三、由主控單元控制紅外線發(fā)射模塊發(fā)射出紅外線，紅外線經(jīng)紅外線反射鏡反射至紅外線接收模塊，由主控單元計(jì)算出紅外線發(fā)射模塊與紅外線反射鏡之間的距離為L,則第一超聲波發(fā)射探頭與第二超聲波接收探頭之間的距離也為L，第二超聲波發(fā)射探頭與第一超聲波接收探頭之間的距離也為L；

步驟四、由主控單元經(jīng)邏輯控制單元觸發(fā)超聲波發(fā)射電路產(chǎn)生高壓脈沖，高壓脈沖激勵(lì)第一超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波，主控單元同步經(jīng)邏輯控制單元觸發(fā)A/D轉(zhuǎn)換器采集來自第二超聲波接收探頭的超聲波信號(hào)，主控單元記錄由第一超聲波發(fā)射探頭至第二超聲波接收探頭超聲波的傳輸時(shí)間t₁₂；

步驟五、由主控單元經(jīng)邏輯控制單元觸發(fā)超聲波發(fā)射電路產(chǎn)生高壓脈沖，高壓脈沖激勵(lì)第二超聲波發(fā)射探頭發(fā)射超聲波，主控單元同步經(jīng)邏輯控制單元觸發(fā)A/D轉(zhuǎn)換器采集來自第一超聲波接收探頭的超聲波信號(hào)，主控單元記錄由第二超聲波發(fā)射探頭至第一超聲波接收探頭超聲波的傳輸時(shí)間t₂₁；

步驟六、第一傳感器和第二傳感器的連線與巷道軸線夾角為α，巷道空氣中超聲波的傳輸速度為C，主控單元計(jì)算得出巷道內(nèi)風(fēng)速v，計(jì)算公式如下：

Lt12=C+v cosα---(1)]]>

Lt21=C-v cosα---(2)]]>

有式(1)和(2)可得，

v=L2cosα·(1t12-1t21)---(3).]]>