[發明專利]基于瑞雷波的機場跑道脫空監測方法

在審

• 申請號: 201711265933.3
• 申請日: 2017-12-05
• 公開（公告）號: CN108037187A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 鄭帆軍;田裕鵬;王允;李始燕
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/50
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種基于瑞雷波的機場跑道脫空監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1)，設置監控終端：所述監控終端包含匯總通信單元、數據處理模塊和顯示模塊，所述數據處理模塊分別和匯總通信單元、顯示模塊電氣相連；

步驟2)，采用線性等間距的方式沿機場跑道設置若干傳感器節點并進行數據傳輸測試，所述傳感器節點包含MEMS3軸加速度傳感器、節點通信單元、電源和微處理器，所述微處理器分別和MEMS3軸加速度傳感器、節點通信單元、電源電氣相連；所述節點通信單元均和所述匯總通信單元基于ZigBee協議無線通信；

步驟3)，飛機降落時，以其對地面的沖擊作為震源，對于每個傳感器節點：

步驟3.1)，MEMS3軸加速度傳感器采集跑道上道面的振動信號，將其傳遞給微處理器；

步驟3.2)，微處理器控制節點通信單元將接收到的振動信號傳遞至匯總通信單元；

步驟4)，匯總通信單元將接收到的各個傳感器節點的振動數據傳遞給數據處理模塊；

步驟5)，數據處理模塊對各個傳感器節點的振動數據分別進行τ-p變換，消除干擾波后得到提純過的各個傳感器節點的瑞雷波數據；

步驟6)，在預先設定的頻率段中等間隔地選取若干個頻率點，對于每個頻率點：

步驟6.1)，在各個傳感器節點的瑞雷波數據中選取該頻率點的瑞雷波信噪比最高的兩個傳感器節點的瑞雷波數據；

步驟6.2)，對瑞雷波信噪比最高的兩個傳感器節點的瑞雷波數據運用互相關法，得到該頻率點的瑞雷波在這兩個傳感器節點間傳播時產生的相位差；

步驟6.3)，根據該相位差和這兩個傳感器節點的間距，求得該頻率點的瑞雷波的相速度；

步驟7)，得到所有頻率點的瑞雷波的相速度后，繪制出瑞雷波頻率-相速度曲線；

步驟8)，根據瑞雷波頻率與瑞雷波波長的關系，以及瑞雷波波長與瑞雷波傳播深度的關系，繪制出深度-相速度曲線，即瑞雷波頻散曲線；

步驟9)，數據處理模塊將瑞雷波頻散曲線傳遞至顯示模塊，由顯示模塊進行顯示；

步驟10)，檢查瑞雷波頻散曲線，如果瑞雷波頻散曲線出現明顯的突變，則突變處深度對應傳感器節點下方的道面發生脫空。

2.根據權利要求1所述基于瑞雷波的機場跑道脫空監測方法，其特征在于，所述步驟2)中傳感器節點之間的間距為1m。

3.根據權利要求1所述基于瑞雷波的機場跑道脫空監測方法，其特征在于，步驟6.3)中根據以下公式計算頻率點的瑞雷波的相速度VR：

式中，f為頻率點的頻率，Δx為頻率點瑞雷波信噪比最高的兩個傳感器節點之間的間距，Δφ為瑞雷波在頻率點瑞雷波信噪比最高的兩個傳感器節點之間傳播時產生的相位差。