本發(fā)明涉及一種檢測系統(tǒng)，具體是一種超深樁孔混凝土灌注面高度檢測系統(tǒng)。

背景技術：

鉆孔灌注樁用于工程樁時，往往樁頂標高與自然地面有一定的距離，即樁孔內有一個不灌注混凝土的空灌段。隨著高層建筑的發(fā)展，我國基坑工程的規(guī)模也迅速擴大，基坑開挖深度越來越深，工程樁的空灌段也越來越深。

對于采用鋼筋混凝土內支撐作為支撐體系、地下水位高等特點的項目，鉆孔灌注工程樁施工通常都是從地面開始。由于樁孔的空灌段深達20米，灌注面上方有一定深度的沉渣和大量的泥漿水，給灌注面高度檢測帶來較大難度。

超聲波在介質中的傳播速度是表征聲學特性的重要參數(shù)。超聲波在介質中的傳播速度與介質的彈性模量和密度有關。對于特定的介質，彈性模量和密度為常數(shù)，故聲速也是常數(shù)，不同的介質有不同的聲速。混凝土樁和泥漿有著不同的密度和彈性模量，因此可以設計一種采用超聲波探測原理，在預埋的沉管中放入傳感器，用數(shù)字化升降裝置，控制傳感器的升降，探測超聲波回波，進行深度的精確檢測。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠精確檢測的超深樁孔混凝土灌注面高度檢測系統(tǒng)，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

超深樁孔混凝土灌注面高度檢測系統(tǒng)，包括數(shù)字化升降控制系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)和信號采集控制系統(tǒng)；所述數(shù)字化升降控制系統(tǒng)包括兩個徑向換能器、主電機、從電機、兩個減速器、兩個同步輪以及控制柜，所述主電機和從電機各通過一個減速器驅動連接一個鏈輪，鏈輪安裝在卷線輪的主軸一端，卷線輪一側設有理線器，卷線輪上盤繞有電纜，電纜穿過理線器上的凹槽；卷線輪左側上方設有同步輪，兩個卷線輪上的電纜均穿過同步輪；同步輪左側設有提升輪，電纜穿過提升輪；提升輪位于沉管上方，電纜位于提升輪下方的部分伸入沉管內，沉管內灌注有清水；電纜下端安裝有徑向換能器；所述沉管內含有沉渣；徑向換能器上方連接有導線，沉管上方設有導輪，導輪安裝在導輪支座上，導線繞過導輪；所述沉管共三個，均勻分布于樁內；樁外側為樁孔壁，樁內部下端灌注有樁內混凝土，樁上端為樁孔口，樁孔壁內含有泥漿；樁內插有灌注管，灌注管上端設有灌注漏斗；所述控制柜內部兩側分別安裝有主電機驅動器和從電機驅動器，主電機驅動器通過導線與主電機連接，從電機驅動器通過導線與從電機連接；控制柜內安裝有24V直流電源和漏電保護器；控制柜上端安裝有操作手柄，操作手柄通過導線與24V直流電源連接；控制柜的背板上設有主電機接口、操作手柄接口、從電機接口、AC電源接口和總電源按鈕，主電機接口通過導線與主電機連接，操作手柄接口通過導線與操作手柄連接，從電機接口通過導線與從電機連接，AC電源接口通過導線與24V直流電源連接；所述傳感器系統(tǒng)包括兩個徑向換能器，所述徑向換能器底部裝配有配重塊，徑向換能器下端外側套設有橡膠墊片；其中一個徑向換能器通過信號線與發(fā)射接頭連接，另一個徑向換能器通過信號線與接收接頭連接；所述信號線每距離1m設有一個每米標記，每20cm設有一個20cm標記，信號線的長度為70m；所述信號采集控制系統(tǒng)為信號采集控制器，信號采集控制器包括外殼，所述外殼頂部設有液晶屏幕，液晶屏幕上端右側設有光電旋鈕，液晶屏幕右側和下方均設有功能按鍵；液晶屏幕左端下方設有用于打開關系儀器電源的電源開關，電源開關上方設有指示燈；外殼右側從左到右依次設有蜂鳴器、發(fā)射口、多功能口、接收口A和接收口B，發(fā)射口連接發(fā)射換能器，接收口A與接收換能器相連；外殼左側從左到右依次設有用于傳輸數(shù)據(jù)或者儀器機內軟件升級的USB接口、RS232轉接口和電源口，所述電源口內置鋰電池；RS232轉接口連接RS232串口線。

作為本發(fā)明進一步的方案：所述指示燈包括電源指示燈和充電指示燈。

作為本發(fā)明再進一步的方案：所述主電機額定功率200w，額定轉矩0.64，額定轉速3000r/min，從電機額定功率100w，額定轉矩0.32，額定轉速3000r/min。

作為本發(fā)明再進一步的方案：所述操作手柄上設有啟停按鈕、單獨控制選擇按鈕、上下控制選擇按鈕、無級調速旋鈕、有級調速速度選擇旋鈕、有級調速/無極調速選擇按鈕、聯(lián)動/單獨控制選擇按鈕和手柄電源按鈕。

作為本發(fā)明再進一步的方案：所述同步輪包括壓輪、旋轉編碼器、主輥輪、導向柱和支撐架，所述主輥輪上開設有4個輪槽，壓輪共有兩個，分布在主輥輪兩側，壓輪與主輥輪接觸，旋轉編碼器直接與主輥輪相連，導向柱安裝在支撐架左右兩側，壓力安裝在支撐架頂端。

作為本發(fā)明再進一步的方案：所述卷線輪上設有集流環(huán)，卷線輪的直徑為125mm，寬度為80mm。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明設計合理，采用超聲波傳感器進行探測，并使用數(shù)字化升降裝置進行升降控制，穩(wěn)定性好，精確度高，探測結果非常精確。

附圖說明

圖1為徑向換能器工作狀態(tài)的結構示意圖。

圖2為卷線輪工作狀態(tài)的結構示意圖。

圖3為圖2的側視圖。

圖4為本發(fā)明中同步輪的結構示意圖。

圖5為本發(fā)明中控制柜內部結構示意圖。

圖6為本發(fā)明中控制柜的后視圖。

圖7為本發(fā)明中操作手柄的結構示意圖。

圖8為徑向換能器的結構示意圖一。

圖9為徑向換能器的結構示意圖一二。

圖10為信號采集控制器的俯視圖。

圖11為信號采集控制器的右視圖。

圖12為信號采集控制器的左視圖。

圖中：1-卷線輪，2-提升輪，3-清水，4-沉管，5-徑向換能器，6-主電機，7-從電機，8-減速器，9-鏈輪，10-同步輪，11-電纜，12-導輪，13-導輪支座，14-導線，15-管內混凝土，16-沉渣，17-樁內混凝土，18-泥漿，19-樁孔壁，20-灌注管，21-樁孔口，22-灌注漏斗，23-壓輪，24-旋轉編碼器，25-主輥輪，26-導向柱，27-支撐架，28-控制柜，29-主電機驅動器，30-操作手柄，301-啟停按鈕，302-單獨控制選擇按鈕，303-上下控制選擇按鈕，304-無級調速旋鈕，305-有級調速速度選擇旋鈕，306-有級調速/無極調速選擇按鈕，307-聯(lián)動/單獨控制選擇按鈕，308-手柄電源按鈕，31-從電機驅動器，32-24V直流電源，33-漏電保護器，34-主電機接口，35-操作手柄接口，36-從電機接口，37-AC電源接口，38-總電源按鈕，39-探測器，40-配重塊，41-橡膠墊片，42-信號線，43-每米標記，44-20cm標記，45-發(fā)射接頭，46-接收接頭，47-外殼，48-液晶屏幕，49-光電旋鈕，50-功能按鍵，51-電源開關，52-指示燈，53-蜂鳴器，54-發(fā)射口，55-多功能口，56-接收口A，57-接收口B，58-USB接口，59-RS232轉接口，60-電源口。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

請參閱圖1～12，超深樁孔混凝土灌注面高度檢測系統(tǒng)，包括數(shù)字化升降控制系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)和信號采集控制系統(tǒng)；所述數(shù)字化升降控制系統(tǒng)包括兩個徑向換能器5、主電機6、從電機7、兩個減速器8、兩個同步輪10以及控制柜28，所述主電機6和從電機7各通過一個減速器8驅動連接一個鏈輪9，鏈輪9安裝在卷線輪1的主軸一端，卷線輪1一側設有理線器，卷線輪1上盤繞有電纜11，電纜11穿過理線器上的凹槽；卷線輪1左側上方設有同步輪10，兩個卷線輪1上的電纜11均穿過同步輪10；同步輪10左側設有提升輪2，電纜11穿過提升輪2；提升輪2位于沉管4上方，電纜11位于提升輪2下方的部分伸入沉管4內，沉管4內灌注有清水3，減少沉管與外面混凝土或泥漿之間的壓差；電纜11下端安裝有徑向換能器5；所述沉管4內含有沉渣16；徑向換能器5上方連接有導線14，沉管4上方設有導輪12，導輪12安裝在導輪支座13上，導線14繞過導輪12；所述沉管4共三個，均勻分布于樁內；樁外側為樁孔壁19，樁內部下端灌注有樁內混凝土17，樁上端為樁孔口21，樁孔壁19內含有泥漿18；樁內插有灌注管20，灌注管20上端設有灌注漏斗22。檢測時，由卷線輪1反轉釋放電纜11，依靠徑向換能器5自重實現(xiàn)下放，下放至預定位置后，卷線輪1正轉，拉動徑向換能器5上升，完成檢測。采用超聲波裝置進行探測時，需要將兩個徑向換能器5分別置于某兩個沉管4中。由于測試過程中，兩個徑向換能器5之間的間距需保持不變，故應保證兩個徑向換能器5在運動過程中保持同步上升。將兩個卷線輪1分為主卷線輪(發(fā)射超聲波換能器)和從卷線輪(接受超聲波換能器)。由主、從電機通過鏈輪分別帶動卷線輪進行工作。卷線輪1與提升輪2之間設有同步輪10。徑向換能器5需上升時，兩根電纜11通過同步輪10，可實現(xiàn)兩個徑向換能器5以相同的速度上升；徑向換能器5需下降時，電纜11不通經過同步輪10，兩個電機以相同的速度反轉，依靠換能器的自重，實現(xiàn)下降速度基本同步；所述控制柜28內部兩側分別安裝有主電機驅動器29和從電機驅動器31，主電機驅動器29通過導線與主電機6連接，從電機驅動器31通過導線與從電機7連接；控制柜28內安裝有24V直流電源32和漏電保護器33；控制柜28上端安裝有操作手柄30，操作手柄30通過導線與24V直流電源32連接；控制柜32的背板上設有主電機接口34、操作手柄接口35、從電機接口36、AC電源接口37和總電源按鈕38，主電機接口34通過導線與主電機6連接，操作手柄接口35通過導線與操作手柄30連接，從電機接口36通過導線與從電機7連接，AC電源接口37通過導線與24V直流電源32連接；所述傳感器系統(tǒng)包括兩個探測器39，所述探測器39底部裝配有配重塊40，探測器39下端外側套設有橡膠墊片41；其中一個探測器39通過信號線42與發(fā)射接頭45連接，另一個探測器39通過信號線42與接收接頭46連接；所述信號線42每距離1m設有一個每米標記43，每20cm設有一個20cm標記44，信號線42的長度為70m；所述信號采集控制系統(tǒng)為信號采集控制器，信號采集控制器包括外殼47，所述外殼47頂部設有液晶屏幕48，液晶屏幕48用于顯示工作參數(shù)和設備本身的參數(shù)；液晶屏幕48上端右側設有光電旋鈕49，液晶屏幕48右側和下方均設有功能按鍵50；液晶屏幕48左端下方設有用于打開關系儀器電源的電源開關51，電源開關51上方設有指示燈52；外殼47右側從左到右依次設有蜂鳴器53、發(fā)射口54、多功能口55、接收口A56和接收口B57，蜂鳴器53在操作儀器時作為報警或提示用；發(fā)射口54連接發(fā)射換能器，用于輸出激勵換能器的高壓脈沖；多功能口55用于接收外部觸發(fā)信號，在測樁時可連接接收探頭；接收口A56與接收換能器相連，通過儀器接收通道A接收透過被測介質的超聲波信號；外殼47左側從左到右依次設有用于傳輸數(shù)據(jù)或者儀器機內軟件升級的USB接口58、RS232轉接口59和電源口60，所述電源口60內置鋰電池，外接220V電源進行充電，每次充電可以連續(xù)使用7個小時；RS232轉接口59連接RS232串口線，用于實時數(shù)據(jù)傳輸。

進一步的，本發(fā)明所述指示燈52包括電源指示燈和充電指示燈，其中電源指示燈亮綠燈表示供電電壓正常。當指示燈由綠色變?yōu)槌壬珪r，表示供電電壓低且接近下限值，當指示燈變?yōu)榧t色時，表示電壓低于下限值，應盡快進行數(shù)據(jù)存盤并及時充電或使用外接電源。儀器在充電狀態(tài)時，隨著點亮的逐漸增加，充電指示燈由紅變暗直至熄滅。

進一步的，本發(fā)明所述主電機6額定功率200w，額定轉矩0.64，額定轉速3000r/min，從電機7額定功率100w，額定轉矩0.32，額定轉速3000r/min。

進一步的，本發(fā)明所述操作手柄30上設有啟停按鈕301、單獨控制選擇按鈕302、上下控制選擇按鈕303、無級調速旋鈕304、有級調速速度選擇旋鈕305、有級調速/無極調速選擇按鈕306、聯(lián)動/單獨控制選擇按鈕307和手柄電源按鈕308。

進一步的，本發(fā)明所述同步輪10包括壓輪23、旋轉編碼器24、主輥輪25、導向柱26和支撐架27，所述主輥輪25上開設有4個輪槽，可同時放置4根電纜11；壓輪23共有兩個，分布在主輥輪25兩側，其由彈簧控制，可進行上下調節(jié)，自然狀態(tài)下，壓輪23與主輥輪25接觸，主輥輪25轉動時，壓輪23在摩擦力的作用下也隨之轉動，在測量過程中，壓輪23的作用是將信號線限制在主輥輪25的輪槽內，使電纜11的包角盡可能大，電纜11與主輥輪25之間的摩擦力也盡可能大，從而主輥輪25以及多條電纜11之間達到同步；旋轉編碼器24直接與主輥輪25相連，由于主輥輪25的直徑一定，檢測主輥輪25旋轉的角度即可獲得信號線上升的高度，從來實現(xiàn)對徑向換能器5高度的監(jiān)控；導向柱26的作用是限制多條電纜11處于一定的范圍，避免電纜11與主輥輪25的輪槽不同軸時，出現(xiàn)異常摩擦或挑槽的現(xiàn)象；支撐架27主要為以上各部分做支撐，其上端裝有壓輪23的部分可打開，放置電纜11后關閉，有卡扣進行鎖緊，其下的有螺紋孔，用來將其固定在三腳架上。

進一步的，本發(fā)明所述卷線輪1上設有集流環(huán)，用集流環(huán)代替固定電纜接頭，使幾十米甚至百余米的電纜線直接接入主機，電纜線平滑的隨測隨放(收)，避免了電纜線絞纏在一起放置地上而影響現(xiàn)場檢測速度的現(xiàn)象發(fā)生，大大提高了現(xiàn)場檢測的速度和效率。卷線輪1的直徑為125mm，寬度為80mm，可以至少放置70m的信號線，完全滿足要求。

下面以檢測20m左右的空灌段為例，說明檢測裝置的操作步驟。

1)需將各裝置安裝好，將兩根徑向換能器5分別放置于兩個任意的沉管4內；

2)兩個卷線輪1共同以0～50m/min的速度放線，徑向換能器5下降30m左右后停止。

3)兩個卷線輪1共同以0～30m/min的速度使徑向換能器5上升到地下25m左右的位置后停止，觀察電纜11上面的距離記號，若發(fā)現(xiàn)兩個徑向換能器5沒有處于同一高度，則將兩個卷線輪1分別進行單獨控制，以0～5m/min的速度微調一根電纜11，使兩個徑向換能器5處于同一高度。

4)主兩個卷線輪11共同以3m/min、4.5m/min或6m/min的速度提升徑向換能器5，至主機不能檢測出有效信號時停止。此時徑向換能器5處于檢測狀態(tài)，故需很小的速度進行檢測以確定精確的空灌段高度，理論檢測精度為±5cm。

5)兩個卷線輪1單獨以0～50m/min的速度提升至地上并完成收線工作。

對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發(fā)明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。