[发明专利]一种矿用隔爆兼本质安全型超声波测距报警系统

说明书

技术领域

本发明一种矿用隔爆兼本质安全型超声波测距报警系统，属于煤矿井下自动化检测技术领域，它是一种基于超声波测距的隔爆兼本质安全型距离报警装置，克服了现有超声波测距报警系统不能在易燃易爆的煤矿矿井环境中使用的弊端，用于高瓦斯的煤矿井下测距预警等方面。

背景技术

超声波测距技术是常用的非接触测距技术之一，其广泛运用于汽车倒车雷达、机器人避障等方面。超声波测距技术具有使用范围广，对亮度、色彩敏感度要求低，抗电磁、粉尘等干扰的能力强，结构简单，体积小，费用低等优点，因而十分适用于煤矿矿井、化工厂等条件恶劣的场所。

超声波是指超过人类耳朵听觉上限的声波或振动，一般而言声波频率超过20kHz以上时就可称为超声波。超声波是一种纵向振动的弹性机械波，可以在气体、液体和固体内部传播。超声波在相同条件下的同一种传播介质里传播速度相同，在流体介质中超声波的传播方向与振动方向相同，在空气中的传播速度与声速相同。目前超声波测距的方法中，广泛采用的是回波法，即利用超声波在空气中的传播速度为已知，测量声波在发射后遇到被测物体反射回来的时间，根据发射和接收的时间差计算出发射点到被测物体的实际距离。

超声波测距需要用到超声波换能器，其作用是通过晶体的压电效应完成电信号和声波信号相互转换。依据换能器防护等级不同可分为防水与不防水型，依据结构功能可分为收发一体与收发分开型。不防水型换能器需要的驱动电压低，但是使用范围有限；防水型换能器的驱动电压高，接收到的超声波转化而成的电脉冲信号振幅小，因而超声波收发电路复杂。收发分开型超声波测距方法具有电路简单，测距盲区小的优点，但是安装不方便；收发一体型超声波测距方法具有结构简单，安装方便的优点，但是由于换能器兼收发两功能，超声波收发电路复杂。煤矿矿井内粉尘多，局部湿度大，因而最适用的超声波测距类型是防水型收发一体超声波测距。

煤矿矿井属于易燃易爆环境，根据国家标准规定，在易燃易爆环境中使用的设备必须是防爆设备，防爆可通过隔爆或者本质安全化来实现。超声波测距系统的换能器需要裸露在空气中发射和接收超声波，因而超声波收发电路必须是本质安全型才能在煤矿矿井内部使用。而现有的防水收发一体型超声波收发电路多采用中周元件或大容量的电感、电容元件，不能满足本质安全的火花点燃实验要求，因此，无法在矿井内安全使用。

发明内容

本发明一种矿用隔爆兼本质安全型超声波测距报警系统，目的在于为解决上述现有技术中存在的超声波测距系统难以做到本质安全的问题，从而公开一种将隔爆技术与本质安全技术相结合，采用高性能本安电源、本安超声波测距和报警显示一体的，可以在高瓦斯含量的煤矿矿井中安全使用，同时也适用于易燃易爆的化工厂车间等其它对电器设备具有防爆要求场所的矿用隔爆兼本质安全型超声波测距报警系统。