[發明專利]一種鉆孔灌注樁樁底巖溶無損聲吶探測系統及方法

在審

• 申請號: 202111276800.2
• 申請日: 2021-10-29
• 公開（公告）號: CN114002682A
• 公開（公告）日: 2022-02-01
• 發明（設計）人: 姚守峰;李濤;郝前勇;高煥兵;王成軍;張恒;林志軍
• 申請（專利權）人: 山東省交通規劃設計院集團有限公司
• 主分類號: G01S15/88
• 分類號: G01S15/88;G05D1/08;E02D5/34;E02D33/00;B63C11/52
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 楊琪

1.一種鉆孔灌注樁樁底巖溶無損聲吶探測系統，其特征在于，包括運動模塊、慣性測量模塊、聲吶探測模塊、驅動模塊和控制模塊；

所述運動模塊包括水平運動單元和垂直運動單元，水平運動單元用于水平運動，垂直運動單元用于上下運動；

所述慣性測量模塊用于檢測運動模塊的姿態并反饋至控制模塊；

所述聲吶探測模塊利用樁孔中的泥漿作為聲波傳播和耦合的介質來采集聲吶數據并反饋至控制模塊；

所述控制模塊用于獲取聲吶探測模塊的數據并處理后輸出控制指令至驅動模塊，所述驅動模塊用于根據控制指令驅動運動模塊進行運動。

2.如權利要求1所述的鉆孔灌注樁樁底巖溶無損聲吶探測系統，其特征在于，聲吶探測模塊包括聲吶檢測裝置和單片機，所述聲吶檢測裝置包括水聲換能器、接收電路和接收信號處理模塊，所述水聲換能器接收水中的聲信號經過接收電路傳輸至接收信號處理模塊，接收信號處理模塊與單片機通信連接。

3.如權利要求2所述的鉆孔灌注樁樁底巖溶無損聲吶探測系統，其特征在于，所述單片機還與發射信號處理模塊通信連接，電路信號轉換為發射信號經過功放電路的放大，進而傳輸至發射電路，所述發射電路與換能器的發射傳感器通信連接。

4.如權利要求1所述的鉆孔灌注樁樁底巖溶無損聲吶探測系統，其特征在于，所述水平運行單元包括多個水平設置的水平螺旋槳，所述垂直運行單元包括多個豎直設置的上下螺旋槳。

5.如權利要求1所述的鉆孔灌注樁樁底巖溶無損聲吶探測系統，其特征在于，所述運動模塊包括框架、浮力塊和螺旋槳，框架頂部安裝有若干個浮力塊，框架內部安裝有多個水平方向配置的第一螺旋槳和多個豎直方向配置的第二螺旋槳。

6.如權利要求1所述的鉆孔灌注樁樁底巖溶無損聲吶探測系統，其特征在于，所述聲吶探測系統還包括水下淤泥清除裝置，所述水下淤泥清除裝置包括槳葉和電機，槳葉與電機連接，通過第二驅動單元驅動電機轉動，當水下機器人來到樁底時開啟槳葉的電機，槳葉通過旋轉運動去除水下淤泥干擾。

7.如權利要求6所述的鉆孔灌注樁樁底巖溶無損聲吶探測系統，其特征在于，所述驅動模塊包括第一驅動單元和第二驅動單元，第一驅動單元用于控制推進器實現水下機器人的運動和懸停，第二驅動單元用于控制淤泥清除裝置的啟動。

8.如權利要求1所述的鉆孔灌注樁樁底巖溶無損聲吶探測系統，其特征在于，所述聲吶探測系統還包括電源和穩壓模塊，所述穩壓模塊具有N路，N與需要供電的單元數相一致，電源模塊與穩壓模塊連接，通過穩壓模塊與各個模塊連接，為各個模塊供電。

9.如權利要求1所述的鉆孔灌注樁樁底巖溶無損聲吶探測系統，其特征在于，所述慣性測量模塊包括IMU傳感器，IMU傳感器包括三個微控制器，包括三軸加速度計、三軸陀螺儀和三軸電子羅盤，三軸加速度計用于測量加速度，三軸陀螺儀用于測量方向，三軸電子羅盤用于測量磁感應強度。

10.一種如權利要求1-9任一所述的鉆孔灌注樁樁底巖溶無損聲吶探測系統的工作方法，其特征在于，包括：

通過運動模塊的水平運動單元帶動探測系統實現水平運行，通過垂直運動單元實現上下運動；

通過慣性測量模塊檢測運動模塊的姿態并反饋至控制系統；

通過聲吶探測模塊采集聲吶數據并反饋至控制模塊；

通過控制模塊獲取聲吶探測模塊的數據并處理后輸出控制指令至驅動模塊，驅動模塊根據控制指令驅動運動模塊的運動。