【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于矿井通风检测，具体涉及煤矿高精度自修正风速传感器及风速监测方法。
技术介绍
1、矿井通风是保障矿井安全生产的最主要的技术手段之一，在矿井生产过程中，必须源源不断地将地面新鲜空气输送到井下各作业地点，以供给工作人员呼吸，并稀释和排除井下各种有毒、有害的气体和矿尘。矿用风速传感器是监测煤矿通风的重要设备，其主要类型有超声波涡街风速传感器、皮托管差压风速传感器和超声波时差法风速传感器。
2、其中，超声波涡街风速传感器测量下限为0.4m/s，测量精度为±0.3m/s，且在潮湿和粉尘浓度大的场合下，需频繁维护，因此在煤矿上已很少使用；皮托管差压风速传感器工作稳定，且在在潮湿和粉尘浓度大的场合下，维护工作量需求少，但其测量下限难以突破0.2m/s，在低风速端测试性能差；超声波时差法风速传感器测量下限可达到0.1m/s以内，检测分辨高，因此为了保证矿井内的安全生产，目前多采用超声波时差法风速传感器，但在潮湿和粉尘浓度大的场合下，超声波时差法风速传感器中的换能器也会受到影响，因此需频繁维护，给工作人员带来了较大的工作量，为了降低工作人员的工作量，且保证矿井内的安全生产，现提出一种煤矿高精度自修正风速传感器及风速监测方法。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
2、为此，本专利技术提出煤矿高精度自修正风速传感器及风速监测方法，该煤矿高精度自修正风速传感器具有提高检测数据的准确性，降低工作人员工作量的优点。
3、根据本
4、根据本专利技术一个实施例，所述第一超声波测风组件和第二超声波测风组件均包括一组换能器，每组所述换能器的数量为两个，每组所述换能器相对设置，四个所述换能器呈矩形分布，所述第一超声波测风组件的换能器和第二超声波测风组件的换能器穿插设置；所述压差通道测风组件设于四个换能器之间。
5、根据本专利技术一个实施例，所述风速变送器上设有驱动单元，所述驱动单元用于调整风速变送器的角度，以用于后续第一超声波测风组件、第二超声波测风组件和压差通道测风组件的修正。
6、一种风速监测方法，采用上述任意一项所述的煤矿高精度自修正风速传感器，包括以下步骤：
7、s1.将该煤矿高精度自修正风速传感器安装于测风地点，使第一超声波测风组件的换能器与风向呈θ角，第二超声波测风组件的换能器与风向呈90°-θ角；
8、s2.压差通道测风组件进行风压采集，得到环境中的风压信号，基于风速值与风压信号的关系，反演得到风压风速值；
9、s3.对第一超声波测风组件和第二超声波测风组件进行驱动，采集第一超声波测风组件和第二超声波测风组件的回波信号，计算第一超声波测风组件和第二超声波测风组件的超声波风速值；
10、s4.根据压差通道测风组件的风压风速值、第一超声波测风组件和第二超声波测风组件的超声波风速值，判断超声波风速值是否需要修正；
11、s5.对需要修正的超声波风速值进行修正；
12、s6.判断第一超声波测风组件和第二超声波测风组件的工作异常情况；
13、s7.选择最终风速值传递至二次仪表。
14、根据本专利技术一个实施例，在s4中，预设风速误差第一范围值和第二范围值，将第一超声波测风组件和第二超声波测风组件检测的超声波风速值分别与风压风速值进行对比，若第一超声波测风组件或第二超声波测风组件检测的超声波风速值与风压风速值的差值在第一范围值内，则说明该第一超声波测风组件或第二超声波测风组件工作正常；若在第二范围值内，则说明该第一超声波测风组件或第二超声波测风组件工作正常，但需要进行修正。
15、根据本专利技术一个实施例，若判断第一超声波测风组件和第二超声波测风组件均为工作正常，且不需要修正，则对第一超声波测风组件和第二超声波测风组件检测的两个超声波风速值进行耦合，采用两个超声波风速值的均值作为耦合后的超声波风速值，并将耦合后的超声波风速值传递至二次仪表。
16、根据本专利技术一个实施例，若判断第一超声波测风组件和第二超声波测风组件中，两个均为工作正常，但有一个或两个需要修正，则对需要修正的第一超声波测风组件和/或第二超声波测风组件进行修正，修正后将第一超声波测风组件和第二超声波测风组件检测的两个超声波风速值进行耦合并传递至二次仪表。
17、根据本专利技术一个实施例，若判断第一超声波测风组件和第二超声波测风组件均为工作异常状态，则选取风压风速值传递至二次仪表。
18、根据本专利技术一个实施例，第一超声波测风组件的超声波风速值计算方法为：
19、
20、其中，t11、t12分别为第一超声波测风组件的顺风测量时间和逆风测量时间，l1为第一超声波测风组件的两个换能器的距离，k1为第一超声波测风组件的测风修正系数，δ1为第一超声波测风组件的测风修正偏移量；
21、第二超声波测风组件的超声波风速值计算方法为：
22、
23、其中，l2为第二超声波测风组件的两个换能器的距离，t21、t22分别为第二超声波测风组件的顺风测量时间和逆风测量时间，k2为第一超声波测风组件的测风修正系数，δ2为第一超声波测风组件的测风修正偏移量。
24、根据本专利技术一个实施例，第一超声波测风组件的偏移量修正系数校准方法为：调整风速变送器的方位，使θ为零度角，此时风速与第一超声波测风组件的换能器的角度垂直，第一超声波测风组件的换能器为零风速，
25、另v1＝0，求得
26、以对第一超声波测风组件进行偏移量修正；
27、第二超声波测风组件的偏移量修正系数校准方法为：调整风速变送器的方位，使θ为直角度，此时风速与第二超声波测风组件的换能器的角度垂直，第二超声波测风组件的换能器为零风速，
28、另v2＝0，求得
29、以对第二超声波测风组件进行偏移量修正；
30、第一超声波测风组件的测风修正系数的校准方法为：在θ处于零度角和直角度之间时，第一超声波测风组件正常测量模式，假设此时第一超声波测风组件测量的超声波风速值为v10，压差通道测风组件测得的风压风速值为v30，求得
31、以对第一超声波测风组件的测风修正系数进行校准；
32、第二超声波测本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种煤矿高精度自修正风速传感器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的煤矿高精度自修正风速传感器，其特征在于，所述第一超声波测风组件(3)和第二超声波测风组件(4)均包括一组换能器，每组所述换能器的数量为两个，每组所述换能器相对设置，四个所述换能器呈矩形分布，所述第一超声波测风组件(3)的换能器和第二超声波测风组件(4)的换能器穿插设置；所述压差通道测风组件(2)设于四个换能器之间。
3.根据权利要求2所述的煤矿高精度自修正风速传感器，其特征在于，所述风速变送器上设有驱动单元，所述驱动单元用于调整风速变送器的角度，以用于后续第一超声波测风组件(3)、第二超声波测风组件(4)和压差通道测风组件(2)的修正。
4.一种风速监测方法，其特征在于，包括如权利要求1-3中任一所述的煤矿高精度自修正风速传感器，具有以下步骤：
5.根据权利要求4所述的风速监测方法，其特征在于，在S4中，预设风速误差第一范围值和第二范围值，将第一超声波测风组件(3)和第二超声波测风组件(4)检测的超声波风速值分别与风压风速值进行对比，若第一超声波测风组件
6.根据权利要求5所述的风速监测方法，其特征在于，若判断第一超声波测风组件(3)和第二超声波测风组件(4)均为工作正常，且不需要修正，则对第一超声波测风组件(3)和第二超声波测风组件(4)检测的两个超声波风速值进行耦合，采用两个超声波风速值的均值作为耦合后的超声波风速值，并将耦合后的超声波风速值传递至二次仪表(1)。
7.根据权利要求5所述的风速监测方法，其特征在于，若判断第一超声波测风组件(3)和第二超声波测风组件(4)中，两个均为工作正常，但有一个或两个需要修正，则对需要修正的第一超声波测风组件(3)和/或第二超声波测风组件(4)进行修正，修正后将第一超声波测风组件(3)和第二超声波测风组件(4)检测的两个超声波风速值进行耦合并传递至二次仪表(1)。
8.根据权利要求5所述的风速监测方法，其特征在于，若判断第一超声波测风组件(3)和第二超声波测风组件(4)均为工作异常状态，则选取风压风速值传递至二次仪表(1)。
9.根据权利要求4所述的风速监测方法，其特征在于，第一超声波测风组件(3)的超声波风速值计算方法为：
10.根据权利要求9所述的风速监测方法，其特征在于，第一超声波测风组件(3)的偏移量修正系数校准方法为：调整风速变送器的方位，使θ为零度角，此时风速与第一超声波测风组件(3)的换能器的角度垂直，第一超声波测风组件(3)的换能器为零风速，
...【技术特征摘要】
1.一种煤矿高精度自修正风速传感器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的煤矿高精度自修正风速传感器，其特征在于，所述第一超声波测风组件(3)和第二超声波测风组件(4)均包括一组换能器，每组所述换能器的数量为两个，每组所述换能器相对设置，四个所述换能器呈矩形分布，所述第一超声波测风组件(3)的换能器和第二超声波测风组件(4)的换能器穿插设置；所述压差通道测风组件(2)设于四个换能器之间。
3.根据权利要求2所述的煤矿高精度自修正风速传感器，其特征在于，所述风速变送器上设有驱动单元，所述驱动单元用于调整风速变送器的角度，以用于后续第一超声波测风组件(3)、第二超声波测风组件(4)和压差通道测风组件(2)的修正。
4.一种风速监测方法，其特征在于，包括如权利要求1-3中任一所述的煤矿高精度自修正风速传感器，具有以下步骤：
5.根据权利要求4所述的风速监测方法，其特征在于，在s4中，预设风速误差第一范围值和第二范围值，将第一超声波测风组件(3)和第二超声波测风组件(4)检测的超声波风速值分别与风压风速值进行对比，若第一超声波测风组件(3)或第二超声波测风组件(4)检测的超声波风速值与风压风速值的差值在第一范围值内，则说明该第一超声波测风组件(3)或第二超声波测风组件(4)工作正常；若在第二范围值内，则说明该第一超声波测风组件(3)或第二超声波测风组件(4)工作正常，但需要...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝叶军，席宇轩，王璐，蒋泽，吴文辉，何敏，刘鹏，顾仁勇，高文平，纪亚强，吴浩然，颜培宇，昌伟锋，华坤鹏，钱会发，王尚然，陈佩佩，张明杰，
申请(专利权)人：天地常州自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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