[发明专利]一种煤矿井下使用的超声波风速传感器

权利要求书

1.一种煤矿井下使用的超声波风速传感器，其特征在于：包括底座，底座吊挂连接于巷道顶板，底座的上部、下部均为水平面，底座上部水平面中心安装有三维陀螺传感器，底座下部水平面安装有第一发射端子、第二发射端子、第一接收端子、第二接收端子，第一发射端子、第二发射端子、第一接收端子、第二接收端子依次沿顺时针或逆时针环向均匀环绕底座下部水平面中心，第一发射端子的发射面正对第一接收端子的接收面，第二发射端子的发射面正对第二接收端子的接收 面，第一发射端子、第二发射端子、第一接收端子、第二接收端子底面与底座下部水平面之间垂直高度均相同，第一发射端子发射面与第一接收端子接收 面之间设定的间距和第二发射端子发射面与第二接收端子接收 面之间设定的间距相同；每个发射端子分别集成有超声波传感器发射端、激光测距传感器发射端，每个接收端子分别集成有超声波传感器接收端、激光测距传感器接收端，其中超声波传感器发射端、激光测距传感器发射端嵌入所在发射端子的发射面并与发射面齐平，超声波传感器接收端、激光测距传感器嵌入所在接收端子的接收面并与接收 面齐平；第一发射端子中超声波传感器发射端、激光测距传感器发射端对应正对第一接收端子中超声波传感器接收端、激光测距传感器接收端，第二发射端子中超声波传感器发射端、激光测距传感器发射端对应正对第二接收端子中超声波传感器接收端、激光测距传感器接收端，第一发射端子中超声波传感器发射端的超声波出射路径、激光测距传感器发射端的激光出射路径、第二发射端子中超声波传感器发射端的超声波出射路径、激光测距传感器发射端的激光出射路径分别与风向呈相同夹角，且第一发射端子中超声波传感器发射端出射的超声波在风向上的分量呈顺风方向，第二发射端子中超声波传感器发射端出射的超声波在风向上的分量呈逆风方向；还包括温度传感器、湿度传感器、气压传感器，温度传感器、湿度传感器、气压传感器嵌入至底座下部水平面并位于发射端子和接收端子构成的环向内，温度传感器、湿度传感器、气压传感器的感应面与底座下部水平面齐平，且温度传感器、湿度传感器、气压传感器呈环向均匀环绕底座下部水平面中心；通过超声波速度、第一接收端子和第二接收端子接收超声波的时间差、对应发射端子和接收端子之间设定的间距、夹角可计算得到风流速度，利用三维陀螺传感器测得的仰角和方位角对夹角进行修正，利用激光测距传感器接收端的数据对相互对应发射端子和接收端子之间的间距进行修正，利用温度传感器、湿度传感器、气压传感器测得的数据对超声波速度进行修正，进而可对风流速度进行修正并得到精确的风流速度；

所述底座下部水平面位于相邻发射端子之间、相邻接收端子之间、相邻发射端子和接收端子之间分别设有扰流杆，每个扰流杆与底座下部水平面之间垂直距离均相等，四个扰流杆的长度均相等，且其中两个扰流杆的长边分别垂直于发射端子和接收端子构成的环向的一个直径，另外两个扰流杆的长边垂直于发射端子和接收端子构成的环向的另一个直径，底座下部水平面中心与每个扰流杆的垂直距离均相等。

2.根据权利要求1所述的一种煤矿井下使用的超声波风速传感器，其特征在于：还包括CPU，CPU分别与接收端子的超声波传感器接收端、激光测距传感器接收端电连接，CPU还分别与三维陀螺传感器、温度传感器、湿度传感器、气压传感器电连接，由CPU接收超声波传感器接收端、激光测距传感器接收端、三维陀螺传感器、温度传感器、湿度传感器、气压传感器的信号，并进行风速计算和修正。

3.根据权利要求1所述的一种煤矿井下使用的超声波风速传感器，其特征在于：所述底座上部水平面连接有多个悬挂钢缆，底座通过悬挂钢缆吊挂连接于巷道顶板。

4.根据权利要求1所述的一种煤矿井下使用的超声波风速传感器，其特征在于：所述超声波传感器发射端发射频率大于2.5MHz的超声波。