[實(shí)用新型]一種基于應(yīng)力波法的錨桿無損檢測(cè)設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720088513.1
• 申請(qǐng)日: 2017-01-20
• 公開（公告）號(hào): CN206378464U
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張法全;馮帥;王國(guó)富;葉金才;王小紅;張海如;尚小梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N29/04
• 分類號(hào): G01N29/04
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標(biāo)事務(wù)所有限責(zé)任公司45112
• 代理人: 周雯

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于煤礦錨桿檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于應(yīng)力波法的錨桿無損檢測(cè)設(shè)備。

背景技術(shù)

錨桿是煤礦井下生產(chǎn)使用非常廣泛的材料。礦用錨桿是一種安設(shè)在巖土層中的受力桿件，它的一端與工程建筑物相連，另一端錨固在巖土層中，必要時(shí)對(duì)其施加預(yù)引力，用以有效地承受結(jié)構(gòu)載荷，防止結(jié)構(gòu)變形，從而維護(hù)結(jié)構(gòu)建筑物的穩(wěn)定，因此錨桿錨固的質(zhì)量在很大程度上影響到煤礦安全生產(chǎn)。

目前，錨桿錨固質(zhì)量的檢測(cè)方法在工程界主要有兩種，一種是有損檢測(cè)，另一種是無損檢測(cè)。有損檢測(cè)包括取芯法和拉拔實(shí)驗(yàn)法，這兩種方法的最大優(yōu)點(diǎn)是直觀、準(zhǔn)確，但都是破壞性檢測(cè)方法，而且操作復(fù)雜，工作量大，開銷巨大。無損檢測(cè)包括應(yīng)力波法和超聲波法。超聲波法在實(shí)際中，信號(hào)在錨桿內(nèi)傳播的過程中衰減嚴(yán)重，且需要對(duì)錨桿端頭打磨平整才可將超聲波耦合進(jìn)錨桿桿體。

現(xiàn)有的檢測(cè)設(shè)備有拉拔計(jì)、測(cè)力錨桿和以超聲波理論為基礎(chǔ)的GRANIT型錨桿無損檢測(cè)設(shè)備。拉拔計(jì)、測(cè)力錨桿這兩種受力檢測(cè)手段對(duì)經(jīng)錨桿加固的巷道產(chǎn)生較強(qiáng)的擾動(dòng)，降低了錨桿對(duì)圍巖的加固作用，只適合于抽檢，不適合于大面積的進(jìn)行錨桿質(zhì)量檢查。GRANIT型錨桿無損檢測(cè)設(shè)備，可以對(duì)錨桿進(jìn)行無損檢測(cè)，但由于其超聲波信號(hào)衰減嚴(yán)重，所以通常只能對(duì)3.0m以內(nèi)的錨桿進(jìn)行檢測(cè)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，而提供一種基于應(yīng)力波法的錨桿無損檢測(cè)設(shè)備，該檢測(cè)設(shè)備對(duì)錨桿檢測(cè)無破壞，工作量小，克服了有損檢測(cè)的缺點(diǎn)及超聲波法信號(hào)衰減嚴(yán)重、測(cè)量長(zhǎng)度短的問題。該設(shè)備操作簡(jiǎn)單，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，人機(jī)交互性好，測(cè)量數(shù)據(jù)精度高，效果好，數(shù)據(jù)處理速度快，可以測(cè)量10m以上的錨桿，且錨桿長(zhǎng)度測(cè)量誤差小于3％，優(yōu)于普通的錨桿長(zhǎng)度檢測(cè)設(shè)備。

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是：

一種基于應(yīng)力波法的錨桿無損檢測(cè)設(shè)備，包括順序連接的加速度傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊和ARM控制器模塊，還包括激振錘、電源模塊、LCD顯示模塊和SD卡存儲(chǔ)模塊；電源模塊分別與信號(hào)調(diào)理模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊和ARM控制器模塊連接，ARM控制器模塊還與LCD顯示模塊和SD卡存儲(chǔ)模塊連接，加速度傳感器安裝在錨桿上，激振錘敲擊錨桿。

所述的加速度傳感器安裝在錨桿自由段的端部。

所述的信號(hào)調(diào)理模塊，進(jìn)一步包括順序連接的信號(hào)放大電路和信號(hào)濾波電路，加速度傳感器與信號(hào)放大電路連接，信號(hào)濾波電路與AD轉(zhuǎn)換模塊連接。

所述的信號(hào)放大電路，包括第一運(yùn)算放大器、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻、第一電容、第二電容、第三電容、第四電容、第五電容、第六電容和第七電容；第一運(yùn)算放大器的正輸入端分別與第一電阻、第三電容、第四電容的一端連接，負(fù)輸入端分別與第二電阻一端、第五電容的一端、第四電容的另一端連接；第一電阻的另一端與加速度傳感器的正輸出端連接；第二電阻的另一端與加速度傳感器的負(fù)輸出端連接；第三電容的另一端、第四電容的另一端接地；第一電容、第二電容的一端接地，另一端接+5V電壓；第一運(yùn)算放大器的1號(hào)管腳接+5V電壓，2號(hào)管腳接-5V電壓，3號(hào)管腳分別與第三電阻、第四電阻的一端連接，4號(hào)和5號(hào)管腳接地；第四電阻的另一端接地；第三電阻的另一端與第一運(yùn)算放大器的信號(hào)輸出端連接，信號(hào)輸出端還與信號(hào)濾波電路連接；

通過對(duì)兩個(gè)外部電阻R₃和R₄進(jìn)行增益設(shè)置，穩(wěn)定度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于采用單個(gè)電阻設(shè)置增益的儀表放大器，增益表達(dá)式為：

所述的信號(hào)濾波電路，包括第二運(yùn)算放大器、第三運(yùn)算放大器、第五電阻、第六電阻、第七電阻、第八電阻、第八電容、第九電容、第十電容和第十一電容；第五電阻的一端與信號(hào)放大電路的第一運(yùn)算放大器的信號(hào)輸出端連接，另一端分別與第六電阻、第九電容的一端連接；第六電阻的另一端與第二運(yùn)算放大器的正輸入端連接；第二運(yùn)算放大器的正輸入端還與第八電容的一端連接；第八電容的另一端接地；第二運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端與第二運(yùn)算放大器的信號(hào)輸出端連接；第二運(yùn)算放大器的信號(hào)輸出端還與第九電容的另一端、第七電阻的一端連接；第二運(yùn)算放大器的1號(hào)管腳接+5V電壓，2號(hào)管腳接-5V電壓；第七電阻的另一端分別與第八電阻、第十一電容的一端連接；第八電阻的另一端分別與第三運(yùn)算放大器的正輸入端連接；第三運(yùn)算放大器的正輸入端還與第十電容的一端連接；第十電容的另一端接地；第三運(yùn)算放大器的1號(hào)管腳接+5V電壓，2號(hào)管腳接-5V電壓；第三運(yùn)算放大器的信號(hào)輸出端分別與第十一電容的另一端、第三運(yùn)算放大器的負(fù)輸入端、AD轉(zhuǎn)換模塊連接。

所述的信號(hào)濾波電路為四階巴特沃斯低通濾波器。