本文从超声波时差法测量风速的基本原理、煤矿风速传感器的使用环境及民用超声波时差法风速风向传感器的应用现状等三个方面论证了超声波时差法应用于煤矿环境的可能性;分析影响其应用的主要因素,提出了相应的解决预案。为解决差压式、机械式、超声波涡街式等传统矿用风速传感器测量结果容易受安装方向影响、测量下限不能满足《煤矿安全规程》中“掘进中的岩巷和其他通风人行巷道最低容许风速为0.15m/s”的风速测量问题,提出了利用超声波时差法应用于煤矿风速测量的构想。超声波时差法在民用气象风速检测领域由于其结构简单、性能稳定,得到了广泛应用,为该技术在煤矿风速检测领域的应用奠定了坚实的基础,但目前国外该技术处于领先地位。国内在测量精度和测量下限等指标方面与国外相比仍有差距。针对上述问题,本文从超声波时差法风速检测基本原理入手,深入分析了测量误差来源及不同误差因子对测量结果的影响程度,煤矿使用环境中各种误差因子的比重。通过对超声波激励和传播特性的研究,提出了基于加权思想和细分插值算法的超声波飞行时间检测方法,实现了超声波飞行时间10ns的稳定测量,提高了检测精度;通过对超声波预激活驱动技术的研究,实现了超声波低电压低功耗驱动,为硬件电路本质安全设计提供了基础;利用高速数据采集卡,结合LABview仿真软件,搭建了超声波时差法风速检测实验平台,验证了系统的软硬件设计方案的可行性,实现了分辨率0.1m/s,0~15m/s的全量程测量。通过超声波探头组结构的研究设计,该技术以适应煤矿井下高湿、高粉尘的环境,为煤矿井下风速准确测量提供了新的技术途径。实验结果表明:该系统实现了0~15m/s全量程风速测量,误差±0.1m/s,解决了煤矿井下低风速高精度测量的技术难题,为下一步该技术的产业化提供了支撑。