[發明專利]水平導向鉆隨鉆探測預警聲波激勵與信號處理系統

無效

• 申請號: 200810042999.0
• 申請日: 2008-09-17
• 公開（公告）號: CN101676521A
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發明（設計）人: 賀偉松;竇肇平;羅詩途;徐春花;解國金
• 申請（專利權）人: 上海市電力公司;上海市電力公司市南供電公司;上海華貽電力市政建設工程有限公司
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/12;E21B7/04
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所（普通合伙）
• 代理人: 徐茂泰

技術領域

本發明涉及一種水平導向鉆隨鉆探測預警聲波激勵與信號處理系統。

背景技術

水平導向鉆是城市市政建設中的一種非開挖施工設備，由于其施工過程“不可見”，必須事先準確了解現有地下管線的準確分布，否則很容易破壞地下現有管線，帶來施工事故。

目前，一般采用地面工作的物探設備來探測地下管線的分布情況，如探地雷達、地下管線探測儀等。但由于探測原理的限制，在地下水豐富、管線分布復雜的場合，會存在一定的探測盲區。另外，地面探測設備的探測過程與水平導向的施工過程嚴重脫節，對施工過程中可能出現的危險無能為力，不能在出現危險時給鉆機操作人員及時報警，以便采取適當的措施，避免事故發生。

目前，探測地下物體的方法有很多，比較常用的是電磁感應法、微波反射法和地震波法。電磁感應法容易受到地下和地表雜散電磁場的影響，微波反射法在土壤含水量較大的情況下，信號衰減嚴重，地震波法所需信號頻率低，一般采用激振錘或小當量炸藥來激發地震波信號，在隨鉆探測時不具備使用條件。

發明內容

為避免上述問題的發生，本發明在水平導向鉆導向板或回括器與鉆桿之間加裝水平導向鉆隨鉆探測預警聲波激勵與信號處理系統，采用表面波探測技術來探測地下障礙物的位置，并在遇到危險時向操作人員報警。

為了達到上述目的，本發明提供一種水平導向鉆隨鉆探測預警聲波激勵與信號處理系統，包含控制器、電路連接所述控制器的聲波信號激發模塊和探測信號采集模塊、還包含電路連接所述控制器的電源模塊、以及連接所述控制器的高速數據傳輸模塊，該高速數據傳輸模塊與地面數據處理系統相連；

所述的控制器包含電路連接的微處理器MPU和邏輯控制電路FPGA(現場可編程門陣列)；

所述的聲波信號激發模塊包含電路連接所述微處理器MPU和邏輯控制電路FPGA的D/A轉換模塊、電路連接所述D/A轉換模塊的信號隔離與功率放大模塊、以及電路連接所述信號隔離與功率放大模塊的發射探頭；

所述探測信號采集模塊包含電路連接所述微處理器MPU和邏輯控制電路FPGA的A/D轉換模塊、電路連接所述A/D轉換模塊的信號調理電路、以及電路連接所述信號調理電路的若干接收探頭；

當進行隨鉆探測時，控制器通過高速數據傳輸模塊接收地面數據處理系統發出的指令和預定的激勵信號，經D/A轉換模塊轉換后輸出一定頻率范圍、一定幅值形狀的模擬信號，經功率放大后，驅動發射探頭發射聲波信號，同時，接收探頭接收水平導向鉆回括器或導向板附近的土體響應信號，經A/D轉換模塊采樣后，打包壓縮后通過高速數據傳輸模塊發送到地面數據處理系統進行分析處理。

本發明具有以下優點：

1、可靈活配置各種激勵信號，方便土體響應信號的解算；

2、采用共模放大電路，抑制土體中各種雜散信號的干擾。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

具體實施方式

以下根據圖1，具體說明本發明的較佳實施方式：

如圖1所示，本發明提供一種水平導向鉆隨鉆探測預警聲波激勵與信號處理系統，包含控制器、電路連接所述控制器的聲波信號激發模塊和探測信號采集模塊、還包含電路連接所述控制器的電源模塊、以及連接所述控制器的高速數據傳輸模塊，該高速數據傳輸模塊與地面數據處理系統相連；

所述的控制器包含電路連接的微處理器MPU(型號：C8051F047)4和邏輯控制電路FPGA9；

所述的聲波信號激發模塊包含電路連接所述微處理器MPU4和邏輯控制電路FPGA9的12位D/A轉換模塊(型號：LTC2631)3、電路連接所述D/A轉換模塊3的信號隔離與功率放大模塊2、以及電路連接所述信號隔離與功率放大模塊2的大磁致伸縮材料聲波發射探頭1；

所述探測信號采集模塊包含電路連接所述微處理器MPU4和邏輯控制電路FPGA9的12位A/D轉換模塊(型號：AD574)8、電路連接所述A/D轉換模塊8的信號調理電路7、以及電路連接所述信號調理電路7的兩個寬頻帶檢波器接收探頭5、6；

當進行隨鉆探測時，控制器通過高速數據傳輸模塊接收地面數據處理系統發出的指令和預定的激勵信號，經D/A轉換模塊轉換后輸出一定頻率范圍、一定幅值形狀的模擬信號，經功率放大后，驅動發射探頭發射聲波信號，同時，接收探頭接收水平導向鉆回括器或導向板附近的土體響應信號，經A/D轉換模塊采樣后，打包壓縮后通過高速數據傳輸模塊發送到地面數據處理系統進行分析處理。