[發(fā)明專利]智能聲發(fā)射連續(xù)監(jiān)測儀

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810089981.6
• 申請日: 2008-04-15
• 公開（公告）號: CN101561420A
• 公開（公告）日: 2009-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙奎;王曉軍;陳衛(wèi)軍;何錦龍;支學(xué)藝
• 申請（專利權(quán)）人: 江西理工大學(xué);江西銅業(yè)集團公司;北京鵬翔科技有限公司
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種巖體、混泥土和金屬結(jié)構(gòu)等材料監(jiān)測方法，具體說是應(yīng)用聲發(fā)射連續(xù)監(jiān)測儀對巖體、混泥土和金屬結(jié)構(gòu)等材料穩(wěn)定性監(jiān)測的方法。

二、背景技術(shù)

目前，聲發(fā)射技術(shù)作為無損傷檢測手段已經(jīng)廣泛應(yīng)用到地質(zhì)、水利、地震、土建和機械等行業(yè)，尤其是在巖體破壞檢測和地應(yīng)力測量中使用越來越廣泛。巖體破壞是影響地下工程穩(wěn)定性的主要因素，聲發(fā)射對巖體進行檢測是分析地下工程穩(wěn)定性的有效手段。但是目前聲發(fā)射測定存在許多缺陷，比如檢測時操作人員必須在現(xiàn)場檢測，基本上不能夠?qū)崿F(xiàn)是實時和連續(xù)檢測，嚴重影響聲發(fā)射技術(shù)在巖體無損傷檢測的應(yīng)用。地應(yīng)力狀態(tài)的準確測定對于采礦開挖工程設(shè)計、施工以及穩(wěn)定性分析具有十分重要的意義。利用巖石的凱澤效應(yīng)，通過聲發(fā)射測量地應(yīng)力是目前能夠在實驗室進行的簡便方法在巖石力學(xué)及工程領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景。但是，巖石聲發(fā)射測量地應(yīng)力研究中，普遍采用的聲發(fā)射參數(shù)分析法沒有利用聲發(fā)射的全部信息，缺乏對聲發(fā)射信號處理和波形識別技術(shù)研究，從而導(dǎo)致巖石聲發(fā)射測量地應(yīng)力系統(tǒng)深人地研究受到了很大限制。

三、發(fā)明內(nèi)容

現(xiàn)有的利用聲發(fā)射原理制成的巖體聲發(fā)射監(jiān)測儀大多采用LED(發(fā)光數(shù)碼二級管)數(shù)字指示，對采集到的巖體聲發(fā)射信號需要人工記錄，效率低下而且不便統(tǒng)計分析和事后處理，同時也不能保證監(jiān)測過程的連續(xù)性，對于地下工程或邊坡巖體長期穩(wěn)定性判別具有極大地局限性。

針對以上特點，為了使聲發(fā)射技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)實時連續(xù)巖體監(jiān)測和準確分析聲發(fā)射采集數(shù)據(jù)。自行開發(fā)研制了智能巖體聲發(fā)射監(jiān)測儀(以下簡稱為PXAE)。儀器采用聲發(fā)射測量原理，對巖體、巖土、混凝土結(jié)構(gòu)中的聲發(fā)射事件數(shù)、大事件數(shù)、聲發(fā)射能率等特征參數(shù)進行全天候的長期連續(xù)采集監(jiān)測。具有參數(shù)調(diào)整和使用方便、穩(wěn)定性和可靠性高等特點，可對礦山頂板、礦柱、圍巖及邊坡、巖體、大壩、庫岸等巖體或混凝土結(jié)構(gòu)進行安全穩(wěn)定性監(jiān)測。

本發(fā)明采用了精簡指令集(RISC)結(jié)構(gòu)的低功耗16位微處理器和靈敏度高達90mv/g的埋入式聲發(fā)射傳感器，結(jié)合分析處理軟件可處理并輸出聲發(fā)射參數(shù)相關(guān)統(tǒng)計圖表，通過分析巖體聲發(fā)射事件的頻度和能量變化趨勢，可判斷巖體的穩(wěn)定性，因此可應(yīng)用于礦山、交通、水電、地質(zhì)災(zāi)害等領(lǐng)域巖體工程穩(wěn)定性連續(xù)實時監(jiān)測。

發(fā)明利用程控增益結(jié)合低噪聲放大電路，使得傳感器監(jiān)測范圍直徑高達50米，傳感器采用不銹鋼防水結(jié)構(gòu)，很容易埋入巖體或混凝土結(jié)構(gòu)中，采用了高驅(qū)動能力的放大電路，使得傳感器電纜可長達50米。發(fā)明實現(xiàn)了微處理器自動運算，實時顯示并存儲典型聲發(fā)射參數(shù)(聲發(fā)射事件數(shù)、大事件數(shù)和聲發(fā)射能率)，64M大容量的FLASH閃存，可連續(xù)存儲2-3個月的數(shù)據(jù)。自行開發(fā)了PXAE巖體聲發(fā)射儀軟件。軟件實現(xiàn)了對存儲數(shù)據(jù)的調(diào)入、分析、處理、輸出聲發(fā)射參數(shù)相關(guān)統(tǒng)計圖表。從圖表上直觀的得到在連續(xù)監(jiān)測時間內(nèi)聲發(fā)射總事件、大事件、能率的統(tǒng)計變化規(guī)律。

本發(fā)明除了具有以上顯著特點外，主要采用了如下關(guān)鍵技術(shù)來實現(xiàn)。

1?PXR001聲發(fā)射傳感器的關(guān)鍵技術(shù)

(1)內(nèi)部鍥型的銅塊起到了類似機械放大的作用，使得靈敏度大為提高，同時筒狀結(jié)構(gòu)獲得了最大的傳感面積，因而獲得很高的靈敏度。

(2)傳感器內(nèi)置放大器的智能電源管理，當(dāng)沒有信號時采集器會切斷放大器的電源，而當(dāng)檢測到信號時又會喚醒打開放大器的電源，使得儀器可以長時間的全天候工作。

(3)傳感器內(nèi)置的前置放大器采用程控增益的儀表運放，可很好兼顧微伏數(shù)量級的小信號和伏數(shù)量級的大信號。

(4)聲發(fā)射傳感器由于采用了高負載的電流型運算放大器，可以使得信號傳輸距離大大增加。

2?PXAE巖體聲發(fā)射儀在數(shù)據(jù)存儲的關(guān)鍵技術(shù)

(1)微處理器大容量內(nèi)存管理技術(shù)，實時存儲并實現(xiàn)了掉電保護，數(shù)據(jù)存儲安全可靠。

(2)標準USB總線通訊技術(shù)，使得數(shù)據(jù)導(dǎo)出非常簡單。

(3)超大容量的存儲空間和高容量的鋰離子電池使得儀器可以長期在線監(jiān)測。

(4)標準的RS232接口和RS485接口，使得儀器的擴展性大為拓展。

3?PXAE巖體聲發(fā)射儀在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為文本方面采用的關(guān)鍵技術(shù)

(1)微處理器的數(shù)據(jù)運算、顯示、存儲技術(shù)，聲發(fā)射參數(shù)可靈活自定義。

(2)微處理器的數(shù)據(jù)算法可升級和更換，使得監(jiān)測結(jié)果更為準確直觀。

(3)兼容office軟件的標準格式，方便用戶查看和統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

(4)計算機數(shù)學(xué)分析軟件工具的使用，使得事后分析的功能更為完善和強大。

四、附圖說明