[發(fā)明專利]一種靜力觸探儀無纜式數(shù)據(jù)透?jìng)餮b置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610025240.6
• 申請(qǐng)日: 2016-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN105525604B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 史景倫;陳卓成;曾紀(jì)均;田龍偉;劉玉德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): E02D1/00
• 分類號(hào): E02D1/00;G08C23/02
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 羅觀祥

1.一種靜力觸探儀無纜式數(shù)據(jù)透?jìng)餮b置，其特征在于包括接收模塊和裝入探桿內(nèi)部并隨靜力觸探探頭貫入地下的發(fā)射模塊；所述發(fā)射模塊包括第一微處理器、高速mos管驅(qū)動(dòng)電路、激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路、電池、第一電源模塊、高壓電源模塊和發(fā)射換能器；電池分別與第一電源模塊和高壓電源模塊連接，第一微處理器、高速mos管驅(qū)動(dòng)電路、激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路和發(fā)射換能器依次信號(hào)連接；高壓電源模塊分別與第一微處理器和激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路連接；第一電源模塊和第一微處理器連接；第一微處理器與靜力觸探探頭連接，發(fā)射換能器與超聲波接收換能器連接；

所述接收模塊包括第二微處理器、超聲波接收換能器、初級(jí)儀用差分放大電路、信號(hào)放大電路、帶通濾波器、電平比較器、正負(fù)電源模塊、第二電源模塊和電池；第二微處理器、電平比較器、帶通濾波器、信號(hào)放大電路、初級(jí)儀用差分放大電路和超聲波接收換能器依次信號(hào)連接；第二微處理器與信號(hào)放大電路連接；正負(fù)電源模塊分別與電平比較器、帶通濾波器、信號(hào)放大電路和初級(jí)儀用差分放大電路連接；第二電源模塊分別與電池、第二微處理器和正負(fù)電源模塊連接；第二微處理器與靜力觸探分析儀相接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜力觸探儀無纜式數(shù)據(jù)透?jìng)餮b置，其特征在于，所述第一微處理器為一自帶高級(jí)定時(shí)器功能的單片機(jī)STM8S103F3P6；第一微處理器將靜力觸探探頭通過串口接收靜力觸探探頭輸入的勘探數(shù)據(jù)，存放到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)；程序定時(shí)輪詢緩沖區(qū)，從中取出數(shù)據(jù)進(jìn)行BCH編碼；再對(duì)編碼完的數(shù)據(jù)加上引導(dǎo)碼、字節(jié)數(shù)碼、CRC校驗(yàn)碼組成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)接著送入調(diào)制數(shù)據(jù)緩沖區(qū)；程序定時(shí)輪詢調(diào)制數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，若有數(shù)據(jù)則取出1bit數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)調(diào)整定時(shí)器pwm波的生成相位，開啟對(duì)應(yīng)引腳電平輸出功能，產(chǎn)生一個(gè)碼元周期的調(diào)制信號(hào)；若調(diào)制數(shù)據(jù)緩沖區(qū)無數(shù)據(jù)，則關(guān)閉定時(shí)器引腳電平輸出功能，無調(diào)制信號(hào)產(chǎn)生。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜力觸探儀無纜式數(shù)據(jù)透?jìng)餮b置，其特征在于，所述高速mos管驅(qū)動(dòng)電路包括柵極位移驅(qū)動(dòng)電路和快速關(guān)斷電路；其中，2n3904和2n3906組成內(nèi)部為雙極型晶體管推拉式驅(qū)動(dòng)的柵極位移驅(qū)動(dòng)電路；二極管和pnp管組成快速關(guān)斷電路。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜力觸探儀無纜式數(shù)據(jù)透?jìng)餮b置，其特征在于，所述發(fā)射換能器采用縱波換能器；所述接收換能器采用與發(fā)射換能器相同的縱波換能器；所述激勵(lì)脈沖產(chǎn)生電路主要由高壓高速開關(guān)mos管IRF840、20nF高壓儲(chǔ)能電容和兩個(gè)限制電流走向的高速二極管31gf4組成。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜力觸探儀無纜式數(shù)據(jù)透?jìng)餮b置，其特征在于，所述高壓電源模塊包括開關(guān)升壓電路和MCP4018數(shù)字電位器；使用TPS40210DGQR開關(guān)電源管理芯片組成一個(gè)開關(guān)升壓電路；使用MCP4018數(shù)字電位器替換輸出電壓反饋電阻；其中MCP4018數(shù)字電位器通過i2c總線與第一微處理器相連，開關(guān)升壓電路輸出還經(jīng)過一個(gè)分壓電阻與第一微處理器的一個(gè)AD輸入引腳相連。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜力觸探儀無纜式數(shù)據(jù)透?jìng)餮b置，其特征在于，所述電池為四節(jié)18650鋰電池串聯(lián)組成，第一電源模塊采用開關(guān)電源管理芯片LM2675M。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜力觸探儀無纜式數(shù)據(jù)透?jìng)餮b置，其特征在于，所述初級(jí)儀用差分放大電路采用AD620儀用放大器；所述信號(hào)放大電路采用AD623程控放大器；所述帶通濾波器采用TS5532構(gòu)成四階巴特沃斯濾波器；所述電平比較器由LM393電壓比較器構(gòu)成。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜力觸探儀無纜式數(shù)據(jù)透?jìng)餮b置，其特征在于，所述電池為帶輸出保護(hù)板的鋰電池；所述第二電源模塊為采用MP1542芯片構(gòu)成的開關(guān)升壓電源電路。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜力觸探儀無纜式數(shù)據(jù)透?jìng)餮b置，其特征在于，所述正負(fù)電源模塊主要由電荷泵反極性開關(guān)集成穩(wěn)壓器MAX660構(gòu)成。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜力觸探儀無纜式數(shù)據(jù)透?jìng)餮b置，其特征在于，所述第二微處理器選用STM32F103VET6單片機(jī)，第二微處理器通過定時(shí)器捕獲功能捕獲輸入波形，分別記錄信號(hào)上升沿和下降沿的時(shí)間點(diǎn)，計(jì)算高電平持續(xù)時(shí)間，若高電平時(shí)間小于0.9個(gè)載波周期，記錄高電平的中間時(shí)刻；將高電平時(shí)間與相距一個(gè)碼元周期時(shí)間點(diǎn)附近的信號(hào)比較時(shí)刻值，得出相位信息，記錄到緩沖區(qū)；對(duì)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)計(jì)算引導(dǎo)碼相關(guān)度，在相關(guān)度最高點(diǎn)且高于判別閾值的點(diǎn)，更新同步信息，啟動(dòng)數(shù)據(jù)解調(diào)；首先解碼出有效數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，再根據(jù)字節(jié)數(shù)接收所有有效數(shù)據(jù)和校驗(yàn)碼，接著對(duì)有效數(shù)據(jù)和校驗(yàn)碼進(jìn)行前向糾錯(cuò)解碼，最后根據(jù)校驗(yàn)碼檢查數(shù)據(jù)是否有誤；若數(shù)據(jù)無誤，則通過串口向上位機(jī)輸出數(shù)據(jù)，并開始下一個(gè)解碼周期；若數(shù)據(jù)經(jīng)過前向糾錯(cuò)解碼后仍校驗(yàn)失敗，則直接丟棄，并開始下一個(gè)解碼周期。