[发明专利]一种采用相控阵超声成像检测煤岩界面的方法

摘要

本发明涉及煤岩界面识别方法，具体是一种采用相控阵超声成像检测煤岩界面的方法。该方法通过采用一种相控阵超声成像检测煤岩界面的系统实现，所述系统由支撑装置、耦合装置、超声相控阵换能器和成像装置构成。在水中的相控阵换能器向煤层发射超声波，超声波传播至水和煤界面后进入煤层内，再传播至煤岩分界面而反射回煤层，再传回至水中被相控阵换能器接收。根据相控阵换能器发射和接收时间差等参数计算出煤层厚度，可判别煤岩界面。本发明利用相控阵超声波指向性好、能量强、测量精度高、偏转聚焦等优点，及超声波在水中无散射的特点，实时精确地识别煤岩界面，可用于采煤机滚筒截割深度调节，减小残余煤层，从而减少煤炭损失而提高煤炭开采量。

主权项

一种采用相控阵超声成像检测煤岩界面的方法，用于综合机械化采煤现场的煤层厚度检测，以达到识别煤岩分界面的目的，其特征在于：所述相控阵超声成像检测煤岩界面的方法将一种采用相控阵超声成像检测煤岩界面的系统装在采煤机上，由采煤机带动其前进来实现，所述检测煤岩界面的系统由超声波相控阵换能器（7）、耦合装置（1）、后处理成像装置（5）和支撑装置（3）组成；所述相控阵超声成像检测煤岩界面的方法以水作为超声波相控阵换能器（7）与煤层表面之间的耦合剂，在水中的超声波相控阵换能器（7）向煤层发射超声波（13），超声波（13）传播至水煤分界面进入煤层，当超声波（14）传播至煤岩界面时由于煤与岩二者声阻抗存在较大差别则发生反射现象，超声波信号（15）反射回煤层，再传播至水中被超声波相控阵换能器（7）接收；根据已知的超声波在煤层介质中传播速度以及超声波相控阵换能器（7）发射超声波（13）和接收到超声波首波（16）的时间差，计算煤层厚度，具体公式是：上式中，c表示超声波在煤层中的传播速度；t表示超声波换能器发射超声波（13）和接收到超声波首波（16）的时间差；h表示煤层厚度。