[發明專利]一種用于隧道地震波信號采集的無線傳感器及方法

有效

• 申請號: 202011124305.5
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112415578B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 許新驥;馬川義;張慶松;王建森;張寶利;許孝濱;李鐸;解冬東;陳磊
• 申請（專利權）人: 山東大學;山東高速集團有限公司
• 主分類號: G01V1/22
• 分類號: G01V1/22
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本公開提供了一種用于隧道地震波信號采集的無線傳感器及方法，包括采集器和接收器，采集器包括多個輸入模擬通道，每個輸入模擬通道通過一模擬/數字轉換器連接至第一控制器，所述第一控制器連接第一無線模塊；接收器包括第二無線模塊，第二無線模塊與第二控制器連接，第二控制器連接有多個數字/模擬轉換器，每個數字/模擬轉換器分別連接有一模擬信號緩沖器，每個模擬信號緩沖器的另一端連接一電壓/電流選擇轉換器，電壓/電流選擇轉換器連接一模擬輸出通道，避免有線形式的模擬信號采集系統布線不便的弊端，同時兼顧了無線儀器體積小、重量輕的優點。

技術領域

本公開屬于無線傳感器技術領域，具體涉及一種用于隧道地震波信號采集的無線傳感器及方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術信息，不必然構成在先技術。

通常隧道空間狹窄、環境噪聲大、電磁干擾嚴重等各種不利因素，使得在隋道中使用儀器有很大的局限性，比如現場施工機械的移動對布設的電纜可能造成破壞，又比如通過有線方式傳輸電壓型信號遠傳后信噪比變差；再比如因為像TBM、盾構機等是移動的施工設備，故探測點必須隨著它們移動，要求檢波器隨時安裝/拆卸，對于有線方式儀器的使用，工作量很大。

為了在隧道施工中使用，常將地面用的地震波探測儀器進行改造，作為隧道地震波超前探測技術儀器使用，這類儀器多為有線模擬信號傳輸方式，即使采用無線方式的儀器也多為單通道儀器，或模擬信號通道數少且數量固定不能修改；在用單通道儀器組合為多通道儀器使用時，結構復雜不易實現數據采集的同步和系統的一致性。

其中，對于有線儀器，檢波器輸出的模擬信號要經過數十米(最長的檢測點的距離能夠達到70米以上)的電纜傳輸到采集系統的模擬輸入端，為提高信號的傳輸質量，通常要采用截面面積較大的多芯屏蔽電纜，電纜本身的重量很大，對于施工人員來說收/放電纜操作極為不便，工作量大效率低。

發明內容

本公開為了解決上述問題，提出了一種用于隧道地震波信號采集的無線傳感器，本公開基于無線數字傳輸技術，通過采集器將地震波信號轉換為數字信號，并通過無線信道傳輸給接收器，接收器將數字信號還原為模擬信號。

根據一些實施例，本公開采用如下技術方案：

一種用于隧道地震波信號采集的無線傳感器，包括采集器和接收器，所述采集器包括多個輸入模擬通道，每個輸入模擬通道通過一模擬/數字轉換器連接至第一控制器，所述第一控制器連接第一無線模塊；

所述接收器包括第二無線模塊、第二控制器和多個數字/模擬轉換器、模擬信號緩沖器以及電壓/電流選擇轉換器，所述第二無線模塊與第一無線模塊通信，所述第二無線模塊與第二控制器連接，所述第二控制器連接有多個數字/模擬轉換器，每個數字/模擬轉換器分別連接有一模擬信號緩沖器，每個模擬信號緩沖器的另一端連接一電壓/電流選擇轉換器，電壓/電流選擇轉換器連接一模擬輸出通道。

作為可選擇的實施方式，所述第一控制器連接有一配置接口，通過所述配置接口配置采集器的工作參數。

作為可選擇的實施方式，所述采集器的工作參數包括無線頻點、模擬/數字轉換器采樣率、模擬/數字轉換器分辨率和輸入模擬信號通道數。

作為可選擇的實施方式，所述第一控制器通過無線模塊接口總線配置第一無線模塊的無線信道。

作為可選擇的實施方式，所述第一控制器通過ADC控制總線配置模擬/數字轉換器的采樣率，所述第一控制器通過ADC數據總線讀取模擬/數字轉換器輸出的信號數據。

作為可選擇的實施方式，所述第一控制器根據配置的模擬/數字轉換器采樣率、模擬/數字轉換器分辨率，對信號數據進行重采樣，使輸出數據的輸出分辨率和輸出采樣率符合配置要求。

作為可選擇的實施方式，所述第一無線模塊和第二無線模塊的結構一致。