[發明專利]一種彈性波CT儀的前置電路系統

在審

• 申請號: 201611040924.X
• 申請日: 2016-11-18
• 公開（公告）號: CN106656080A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 王平
• 申請（專利權）人: 珠海國勘儀器有限公司
• 主分類號: H03F3/45
• 分類號: H03F3/45
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司44205
• 代理人: 譚志強

技術領域

本發明涉及水電工程檢測技術領域，尤其涉及一種用于防滲墻質量檢測、隧道圍巖松動圈探測、堤壩隱患探測、巖溶探測等方面的彈性波CT儀的前置電路系統。

背景技術

混凝土和鋼筋混凝土結構物在施工過程中，有時因漏振、漏漿、石子架空在鋼筋骨架上、停水、停電或其它施工管理不善和自然環境等原因，導致混凝土內部形成蜂窩、不密實、空洞或離析等缺陷，這些缺陷的存在將會嚴重影響混凝土結構的承載力和耐久性，給船閘、橋墩等大型水電工程帶來安全隱患，采取有效方法查明這些缺陷的性質、范圍及尺寸，以便及時進行技術處理，乃是工程建設中的一個十分重要課題。尤其是近幾年來，隨著科學技術的發展和大型水電工程建設的需要，對大體積混凝土缺陷的檢測越來越多，并要求達到高精度和高分辨率，以客觀、精確地評價混凝土內部質量。

利用彈性波走時層析成像(Computerized Tomography，簡稱CT)技術對大型水電工程混凝土內部質量進行無損檢測，是一種精度高、速度快的探測方法，該方法是利用彈性波在正?；炷梁腿毕葜袕椥詾V傳播速度的差異，通過走時數據的拾取和計算機反演成像技術來重建介質的速度分布圖像，進而直觀地再現混凝土介質內部的精細結構。

彈性波CT技術的發展，離不開穩定、可靠、精密的彈性波CT儀，彈性波CT儀由下面幾部分組成：1）彈性波激發：包括雷管震源、炸藥震源、電火花震源、超磁致震源等多種震源；2）彈性波接收傳感器：包括動圈式地震檢波器、壓電晶體型加速度檢波器和數字檢波器；3）彈性波數據采集系統。

目前應用于水電工程檢測技術領域的彈性波CT檢測，大多用地球物理勘探中的淺層地震儀，但用于對水電工程混凝土內部質量進行無損檢測的彈性波接收傳感器應是高精度和高分辨率的精細探測，一般的淺層地震儀達不到要求。淺層地震儀一般采用動圈式地震檢波器拾取地震波，而較高精度的壓電晶體型加速度檢波器和數字檢波器尚不能用于淺層地震儀做它的傳感器。

彈性波CT儀通過彈性波接收傳感器接收數據，由于傳感數據存在較大的噪聲和干擾，因此需要在傳感器前端需要設置對應的前置電路對傳感數據進行濾波、抗干擾等處理。業界尚未出現能夠使彈性波CT儀同時適用于動圈式地震檢波器、壓電晶體型加速度檢波器和數字檢波器的前置電路系統。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供了一種彈性波CT儀的前置電路系統，可使彈性波CT儀同時適用于動圈式地震檢波器、壓電晶體型加速度檢波器和數字檢波器。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種彈性波CT儀的前置電路系統，包括與動圈式地震檢波器相連的第一前置電路模塊、與壓電晶體型加速度檢波器相連的第二前置電路模塊和與數字檢波器相連的第三前置電路模塊，還包括用于切換不同傳感器的轉換器模塊，所述第一前置電路模塊包括依次連接的保護單元、第一濾波單元和放大單元，所述第二前置電路模塊包括依次連接的電荷放大單元和第二濾波單元，所述第三前置電路模塊包括依次連接的共模干擾抑制單元和差模干擾抑制單元。

進一步，所述保護單元包括一個二極管D1，所述第一濾波單元包括電阻R1、R2、R3、R4和電容C1、C2、C3，R1和C1串聯后與R2并聯，R4和C3串聯后與R3并聯，所述放大單元包括互相耦合的程控放大器PGA205和運算放大器OP27AH，PGA205的輸出端與OP27AH的正相輸入端相連，D1與C2并聯后再與分別R2和R3連接，C1和C3分別連接PGA205的正相輸入端和反相輸入端，OP27AH的反相輸入端通過電容C4和電阻R5、R6與OP27AH的輸出端相連。

進一步，所述二極管D1采用TVS二極管。

進一步，所述第二前置電路模塊包括兩個相互連接的第一運放芯片和第二運放芯片，所述電荷放大單元包括第一運放芯片，電容C5通過相互并聯的電容C6和電阻R7與第一運放芯片的反相輸入端相連，第一運放芯片的正相輸入端連接有一可變電阻R8，所述第二濾波單元包括第二運放芯片，所述第二運放芯片的正相輸入端通過電阻R9和電容C7與第二運放芯片的輸出端連接，所述第二運放芯片的正相輸入端還連接有一電容C8。

進一步，第一運放芯片和第二運放芯片采用CA3140芯片。

進一步，所述C5的大小為0.22μF，所述R8的大小為10kΩ。

進一步，所述共模干擾抑制單元包括運算放大器OP279GP，所述差模干擾抑制單元包括相互并聯的電容C9和電阻R10，相互并聯的C9和R10連接OP279GP的反相輸入端和輸出端。