[實用新型]一種孔間彈性波采集裝置

有效

• 申請號: 201921308934.6
• 申請日: 2019-08-13
• 公開（公告）號: CN211043689U
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發明（設計）人: 樓加丁;蘭盛;丁朋;付華;陳星宇
• 申請（專利權）人: 中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G01V1/18
• 分類號: G01V1/18;G05B19/042
• 代理公司: 貴州派騰知識產權代理有限公司 52114
• 代理人: 谷慶紅

本實用新型公開了一種孔間彈性波采集裝置，包括信號接收探頭、信號調理模塊和處理器，其特征在于：處理器分為主控單元處理器和采集單元處理器，兩者通過串口連接，主控單元處理器連接人機交互模塊，采集單元處理器連接信號調理模塊，信號調理模塊連接信號接收探頭。提供一種基于ARM的分布式硬件構架，主ARM處理器負責人機交互控制，協ARM處理器專門負責數據采集，二者通過兩路串口進行通信，協作完成整個彈性波的采集任務，以達到滿足采集實時性能的同時，降低了對單個處理器的處理能力要求，降低了整體硬件成本，并便于接口資源的拓展和模塊維修替換。

技術領域

本發明屬于工程勘探、檢測領域，更具體地，涉及地質層析成像技術中用到的孔間彈性波采集裝置。

背景技術

工程勘探中的層析成像施工示意圖如圖1，其工作過程為：震源放炮通過發射探頭11發射彈性波，彈性波開始從發射孔穿透地層介質向接收孔傳播，同時產生一個同步信號，該同步信號會通過同步信號電纜13傳遞給彈性波采集裝置14，彈性波采集裝置14一旦接收到同步信號，則立即對接收探頭12的信號進行采集，以發現地下的巖性異常體。彈性波采集裝置一般具有：同步信號觸發、數據實時采集、采集數據濾波、數據波形界面顯示功能。因此，彈性波采集裝置實時，準確的進行信號采集是層析成像施工的關鍵步驟。

作為彈性波采集裝置，一套合理的硬件構架和配套的數據采集方法，是滿足其功能要求和數據采集實時性的關鍵。目前市場上已經有一些廠商推出了彈性波采集裝置進行銷售，一般采用的是工控機結合信號采集外圍電路實現。這種單一處理器的硬件架構由處理器內部程序即可完成整個彈性波數據采集工作，但通常工控機的單臺價格比較昂貴，體積大，重量重。另外，由單個處理器完成人機交互控制功能和同步信號觸發實時數據采集功能的硬件實現方式，對于處理能力弱的處理器，其彈性波采集的實時性難以得到保證，而采用處理能力強的處理器不僅會提高產品成本，同時在面對彈性波數據后續處理顯示這類實時性要求低的任務時，又存在性能過剩的情況。此外，伴隨震源放炮產生的同步信號通常帶有較強的高頻噪聲，采用同步信號和彈性波采集信號接同一處理器的設計模式，需要為同步信號設計復雜的信號調理電路以降低對彈性波采集信號產生的噪聲干擾。為此，有必要開發一種低成本，系統設計簡單，同時滿足數據實時采集和數據后續處理的任務需求，可靠性高的孔間彈性波采集裝置。

申請人在現有技術中找到3份較相近的專利文獻[1] CN102296645A. 一種樁基質量檢測方法及其裝置. 朱德兵. 2011.06.02；[2] CN108797662A. 立柱下樁基長度無損檢測方法及裝置. 中南大學. 2018.07.24；[3] CN104020488A. 無線分布式彈性波反射體探測裝置、系統和方法. 成都暢達通檢測技術股份有限公司. 2014.06.13。三者采集系統的結構原理：專利[1]采用的是微型速度或加速度傳感器形成的10厘米左右間隔檢波器串，檢波器串的輸出信號通過信號電纜與多道同步彈性波采集儀器連接，通過信號電纜記錄彈性波響應信號，重復錘擊形成信號疊加；將多道彈性波響應信號所包含的上行波和下行波進行行波分離，壓制或濾出下行波，保留反映樁基下部缺陷反射信號的上行波，根據缺陷反射上行波信號的相關性進行偏移疊加，形成樁頂面激發和接收的反射信號，獲取樁基下部缺陷位置和性質。專利[2]采用的是通過彈性波采集儀器采集到有i道地震波記錄的原始采集記錄；從獲得的原始采集記錄中，提取來自樁基底部的樁底橫波反射信號；從所述樁底橫波反射信號拾取來自樁底的橫波反射波到達時間，并根據立柱橫波波速進行樁長、樁身速度等參數解算，從而獲取掩埋在立柱之下的樁基長度。專利[3]采用的是一種無線分布式彈性波反射體探測裝置、系統和方法，其裝置包括控制終端、無線數據存儲裝置、振動信號接收裝置、無線數據采集裝置和振動激發裝置，采用無線立體空間分布式彈性波采集儀器、無線數據存儲儀器和人力小能量錘擊方式，可以快捷、方便、安全的采集到大量的彈性波信號。

發明內容

本發明的所要解決的技術問題：降低彈性波采集裝置的硬件成本，簡化系統設計，保證彈性波采集裝置的可靠性，使彈性波采集裝置能夠完成彈性波數據實時采集與數據處理顯示功能。