基于超声波时差法的矿用换能器安装位置研究
马云飞1
周春山1
程熙宇1
余方超2
1.太原理工大学安全与应急管理工程学院,山西晋中 0306002.山西潞安环保能源开发股份有限公司王庄煤矿,山西长治 046032
摘要：针对现有超声波时差法测风技术因换能器安装位置未能动态适配不同巷道截面而导致测量精度受限的问题,基于不同巷道截面(矩形、梯形、拱形等)的2个超声波换能器安装位置进行研究.通过Fluent数值模拟与井下人工测量,验证了存在一条平行于巷道底板的平均风速线.在此基础上,融合湍流应力分解理论与普朗特混合长理论,并引入修正系数,推导出不同巷道截面处的平均风速线距巷道底板高度的函数.结合测速区间的确定,完成对2个超声波换能器安装位置的研究.模拟及现场测试结果表明:①相较于传统换能器固定高度安装方法,基于所提换能器安装位置确定方法得出的测量精度在相同工况下表现更为优异.②安装的换能器在矩形巷道中表现最佳,其测风结果与人工测量的相对误差为4.486％;在拱形巷道中次之,相对误差为4.935％;在梯形巷道中最差,相对误差为5.579％.③以标准差作为标准,安装的超声波换能器测风结果标准差均小于人工测量结果标准差,表明其在井下环境的数据采集更稳定.
关键词：超声波时差法矿用超声波换能器换能器风速测量测线巷道截面平均风速线巷道截面风速
分类号：TD724(矿山安全与劳动保护)
资助基金：国家自然科学基金(51704207)
论文发表日期：2026-01-31
在线出版日期：2026-03-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 21-29 )
英文信息