[發明專利]一種靜力觸探儀無纜式數據透傳裝置

有效

• 申請號: 201610025240.6
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN105525604B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 史景倫;陳卓成;曾紀均;田龍偉;劉玉德
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: E02D1/00
• 分類號: E02D1/00;G08C23/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 羅觀祥

技術領域

本發明涉及一種數據透傳裝置，特別是涉及一種無纜式靜力觸探儀的數據傳輸裝置，該裝置可應用于工程地質勘察和海洋勘探技術領域。

技術背景

靜力觸探是地質勘察中的一種原位測試方法，適用于軟土、一般黏性土、粉土和砂土，在有軟弱土體分布較多的地區，靜力觸探能夠提高勘察成果的可靠程度。

目前所用的靜力觸探儀是由探頭，多節探桿和壓帽組成，探頭內集成的多個傳感器可以在下探過程中采集多種地質參數，勘探數據是由穿在多節探桿中的九芯電纜傳送至地面設備。靜力觸探試驗過程中，探頭連接著電纜線存在很多不便，在連接探桿時往往需要幾位人員配合將探桿逐個加上，電纜和連接頭也容易意外損壞，這些極大限制了勘探的速度和質量，同時也是實現自動化操作的一大障礙。

針對電纜線不利于操作的不足，國內外極少數廠家采用不同技術研制出了無纜全自動靜力觸探系統，主要有兩種傳輸方式：無線電傳輸、光通信傳輸。這兩種傳輸方式雖然一定程度上解決了有纜方式的不便，其弊端也是明顯的。對于無線電傳輸，由于探桿內徑一般小于20mm，無線電只能在這20mm直徑的空氣柱中實現較短距離的傳輸，這顯著限制了勘探深度。對于光通信傳輸，首先由于光電接收頭要求較高的潔凈度，增大了維護成本；而且同樣在探桿長度較長時，探桿容易發生一定程度的彎曲，而在均勻介質中光則是嚴格的直線傳輸的，所以勘探深度加大時通信可靠性也會顯著下降。另外這兩種無纜式傳輸方式還有一個明顯的缺陷，就是當靜力觸探是在海底工作時，探桿內會被海水充滿，而光和無線電都會因為在在水中的傳輸衰減太快而基本無法實現通信。

由上述內容可見，目前國內外關于靜力觸探中數據無纜式傳輸的研究還不能很好地滿足實際需要。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有觸探操作的問題和現有解決方案中的不足，提供一種結構簡單，設計合理，使用操作便捷，可靠性高，工作效率高的無纜式靜力觸探儀數據傳輸裝置。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種靜力觸探儀無纜式數據透傳裝置，包括接收模塊和裝入探桿內部并隨靜力觸探探頭貫入地下的發射模塊；所述發射模塊包括第一微處理器、高速mos管驅動電路、激勵脈沖產生電路、電池、第一電源模塊、高壓電源模塊和發射換能器；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管驅動電路、激勵脈沖產生電路和發射換能器依次信號連接；高壓電源模塊分別與第一微處理器和激勵脈沖產生電路連接；第一電源模塊和第一微處理器連接；第一微處理器和發射換能器分別與靜力觸探探頭和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、初級儀用差分放大電路、信號放大電路、帶通濾波器、電平比較器、正負電源模塊、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、信號放大電路、初級儀用差分放大電路和超聲波接收換能器依次信號連接；第二微處理器與信號放大電路連接；正負電源模塊分別與電平比較器、帶通濾波器、信號放大電路和初級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電源模塊連接；第二微處理器與靜力觸探分析儀相接。

為進一步實現本發明目的，優選地，所述第一微處理器為一自帶高級定時器功能的單片機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據，存放到數據緩沖區；程序定時輪詢緩沖區，從中取出數據進行BCH編碼；再對編碼完的數據加上引導碼、字節數碼、CRC校驗碼組成一個完整的數據包，數據包數據接著送入調制數據緩沖區；程序定時輪詢調制數據緩沖區，若有數據則取出1bit數據，并根據數據調整定時器pwm波的生成相位，開啟對應引腳電平輸出功能，產生一個碼元周期的調制信號；若調制數據緩沖區無數據，則關閉定時器引腳電平輸出功能，無調制信號產生。

優選地，所述高速mos管驅動電路包括柵極位移驅動電路和快速關斷電路；其中，2n3904和2n3906組成內部為雙極型晶體管推拉式驅動的柵極位移驅動電路；二極管和pnp管組成快速關斷電路。

優選地，所述發射換能器采用縱波換能器；所述接收換能器采用與發射換能器相同的縱波換能器；所述激勵脈沖產生電路主要由高壓高速開關mos管IRF840、20nF高壓儲能電容和兩個限制電流走向的高速二極管31gf4組成。