專利名稱：基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的混凝土壩彈性波ct測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于水利工程無損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種適用于大體積混凝土壩體無損檢測(cè)的智能化彈性波CT測(cè)試系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
自1971年研制成功第一臺(tái)醫(yī)學(xué)CT機(jī)以來，CT技術(shù)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、地球物理等領(lǐng)域。近年來彈性波CT技術(shù)被引入到混凝土壩安全檢測(cè)領(lǐng)域中，彈性波CT成像的主要技術(shù)要點(diǎn)包括正演和反演兩部分。就其成像計(jì)算方法而言，基于射線理論的圖像重建技術(shù)已比較成熟，基于波動(dòng)方程的圖像重建技術(shù)也逐步開始應(yīng)用。但是，與彈性波CT計(jì)算方法方面所取得的巨大進(jìn)步相比，彈性波CT測(cè)試技術(shù)相對(duì)比較滯后，特別是對(duì)于像大壩這樣的大體積結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有CT測(cè)試技術(shù)的低效率極大制約彈性波CT的發(fā)展，所存在的主要問題是(1)振源控制不方便。常規(guī)的超聲波發(fā)射振源僅能用于尺寸1 2米以內(nèi)的小型混凝土構(gòu)件測(cè)試。因混凝土壩體體積很大，在沒有高精度、高靈敏度測(cè)試系統(tǒng)的情況下，需要非常大的能量才能對(duì)壩體產(chǎn)生激勵(lì)振動(dòng)信號(hào)。當(dāng)前常規(guī)的人工激勵(lì)振源包括炸藥、電火花振源、超磁致伸縮聲波發(fā)射振源等。其中，炸藥和電火花能量較大，但是現(xiàn)場(chǎng)操作不夠方便，而且炸藥爆炸或電火花放電作業(yè)會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生振動(dòng)、沖擊、噪聲等次生危害；特別是大壩CT需要進(jìn)行很多次數(shù)據(jù)采樣，炸藥和電火花成本較高，環(huán)境不夠友好。超磁致伸縮聲波發(fā)射振源一般僅適于數(shù)米以內(nèi)的聲波測(cè)試，無法用于數(shù)十米、甚至上百米的混凝土壩體CT測(cè)試。(2)測(cè)點(diǎn)定位不方便。為了進(jìn)行大壩CT測(cè)試，需要對(duì)彈性波的發(fā)射點(diǎn)和接收點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位。但是由于大壩幾何形狀復(fù)雜，例如拱壩是一個(gè)復(fù)雜的空間曲面結(jié)構(gòu)，在測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)采用全站儀測(cè)量技術(shù)進(jìn)行測(cè)點(diǎn)定位費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，而且精度難以保證，極大地制約了彈性波 CT數(shù)據(jù)采集的效率。(3)現(xiàn)有的彈性波測(cè)試系統(tǒng)的主機(jī)與傳感器之間采用數(shù)據(jù)線電連接，在進(jìn)行大壩 CT測(cè)試時(shí)，因壩體尺寸很大，需要很長的連接線，造成現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試操作不方便，而且數(shù)據(jù)線過長還降低了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省⒔档土讼到y(tǒng)整體可靠性。(4)從測(cè)試方式上來看，由于受現(xiàn)有測(cè)試系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集模式的限制，在進(jìn)行大壩CT 測(cè)試時(shí)，往往是“一發(fā)一收”型式，即一個(gè)激振點(diǎn)發(fā)射彈性波，由一個(gè)接收傳感器接收。當(dāng)對(duì)大壩進(jìn)行彈性波覆蓋掃描測(cè)試時(shí)，往往有需要進(jìn)行數(shù)十至數(shù)百次收發(fā)測(cè)試，采取“一發(fā)一收”型式必然效率很低。綜上所述，現(xiàn)有的彈性波CT測(cè)試系統(tǒng)僅適用于較小體積的構(gòu)件，而不適于像大壩這樣大體積的結(jié)構(gòu)；從現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)布置定位、測(cè)試數(shù)據(jù)采集方式等方面來看，現(xiàn)有的測(cè)試系統(tǒng)均存在操作不方便、效率低等問題，因此亟待開發(fā)新的檢測(cè)系統(tǒng)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種新型、智能化的大壩CT測(cè)試系統(tǒng)，該測(cè)試系統(tǒng)的主要測(cè)試任務(wù)是記錄若干組發(fā)射振源信號(hào)及大壩各測(cè)點(diǎn)位置上的接收振動(dòng)信號(hào)，記錄人工振源點(diǎn)及接收測(cè)點(diǎn)的空間坐標(biāo)位置。在獲得這些測(cè)試數(shù)據(jù)后即可計(jì)算混凝土壩各空間測(cè)點(diǎn)之間的彈性波走時(shí)，利用獲得的彈性波走時(shí)數(shù)據(jù)開展正反演計(jì)算后即可進(jìn)行壩體的彈性波層析成像。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的提供一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的混凝土壩彈性波CT測(cè)試系統(tǒng)，包括人工振源模塊，該模塊中有一用于產(chǎn)生振動(dòng)激勵(lì)信號(hào)的力錘，該系統(tǒng)還包括振動(dòng)信號(hào)采集模塊和無線傳感器模塊；所述振動(dòng)信號(hào)采集模塊，包括分別與計(jì)算機(jī)相連的無線傳感器傳輸組件、信號(hào)調(diào)理儀和信號(hào)采集儀，無線傳感器傳輸組件、信號(hào)調(diào)理儀和信號(hào)采集儀依次連接；所述無線傳感器模塊由多個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)均包括分別與控制單元相連的三分量加速度傳感器、GPS 一機(jī)多天線定位組件和無線傳感器傳輸組件；該系統(tǒng)還包括設(shè)置于人工振源模塊或振動(dòng)信號(hào)采集模塊中的GPS —機(jī)多天線定位組件如設(shè)置于人工振源模塊中，則力錘和GPS —機(jī)多天線定位組件分別通過信號(hào)線與一個(gè)無線傳感器傳輸組件相接；如設(shè)置于振動(dòng)信號(hào)采集模塊中，則該組件直接與計(jì)算機(jī)相連，且力錘經(jīng)數(shù)據(jù)線與信號(hào)調(diào)理儀連接。本實(shí)用新型中，所述振動(dòng)信號(hào)采集模塊和每個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，均包括用于向各工作組件供電的電源。本實(shí)用新型中，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的控制單元是單片機(jī)控制單元?；谇笆鱿到y(tǒng)的混凝土壩彈性波CT測(cè)試系統(tǒng)，其測(cè)試的方法包括以下步驟(1)將各無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、人工振源模塊和振動(dòng)信號(hào)采集模塊布置在大壩上， 無線傳感器節(jié)點(diǎn)和人工振源模塊的位置根據(jù)混凝土壩CT測(cè)試斷面的要求和關(guān)注重點(diǎn)確定，振動(dòng)信號(hào)采集模塊與人工振源模塊處于相鄰位置；(2)在進(jìn)行大壩CT測(cè)試前，對(duì)各儀器部件進(jìn)行自檢；(3)通過GPS —機(jī)多天線定位組件確定各無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和人工振源模塊的空間坐標(biāo)位置，并存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)；(4)人工振源模塊進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試，采用力錘敲擊激勵(lì)振動(dòng)，敲擊力根據(jù)測(cè)試距離大小確定，以能夠激勵(lì)清晰振動(dòng)信號(hào)為原則，敲擊力由小到大通過試驗(yàn)確定；(5)人工振源模塊的激勵(lì)振動(dòng)信號(hào)通過與力錘連接的數(shù)據(jù)線直接傳輸至信號(hào)采集模塊，或通過無線傳感器傳輸組件傳遞至振動(dòng)信號(hào)采集模塊；(6)人工振源模塊進(jìn)行激勵(lì)振動(dòng)的同時(shí)，振動(dòng)信號(hào)經(jīng)混凝土壩體向四周傳播，當(dāng)傳播至預(yù)先布置的各個(gè)無線傳感器節(jié)點(diǎn)時(shí)，經(jīng)三分量加速度傳感器拾取，采集到振動(dòng)信號(hào)，并將其發(fā)回振動(dòng)信號(hào)采集模塊，實(shí)現(xiàn)“一發(fā)多收”采集；(7)將振源和加速度傳感器的位置信息、振源和加速度傳感器之間的彈性波走時(shí)測(cè)試數(shù)據(jù)導(dǎo)入內(nèi)置于計(jì)算機(jī)的彈性波CT計(jì)算軟件，經(jīng)正演和反演迭代計(jì)算，即可得到混凝土壩的彈性波CT圖。該測(cè)試方法中，還包括振動(dòng)信號(hào)濾波處理的步驟利用信號(hào)調(diào)理儀的低通濾波功能實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻部分濾波，去除混凝土壩體受脈沖力激勵(lì)振動(dòng)響應(yīng)的高頻成份。[0025]該測(cè)試方法中，還包括振動(dòng)信號(hào)放大處理的步驟利用信號(hào)調(diào)理儀的電荷或電壓放大功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)所采集微弱振動(dòng)信號(hào)的放大，以便于信號(hào)的有效識(shí)別和定量分析。本實(shí)用新型的有益效果是( 1)本測(cè)試系統(tǒng)撇棄傳統(tǒng)的電火花和炸藥振源，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的安全性大大提高，振源激發(fā)操作簡便，對(duì)環(huán)境無任何不利影響；(2)測(cè)點(diǎn)定位更加準(zhǔn)確和智能化，無需現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量作業(yè)，所有測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)能夠自動(dòng)記錄并存儲(chǔ)；(3)采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)后，避免了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)的大量連線作業(yè)，測(cè)試數(shù)據(jù)傳輸更便捷可靠；(4)采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)后，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸模式的重大改變，能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)試過程中的“一發(fā)多收”，可大大提高測(cè)試效率。

圖1為測(cè)試系統(tǒng)總體組成圖；圖2為人工振源模塊示意圖；圖3為振動(dòng)信號(hào)采集模塊示意圖；圖4為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)；圖5大壩CT測(cè)試示意圖；其中，1為布置于混凝土壩頂上游面的人工振源模塊，2 為與人工振源模塊相連的振動(dòng)信號(hào)采集模塊，3為布置于混凝土壩下游壩面上的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。
具體實(shí)施方式
首先對(duì)本實(shí)用新型提及的技術(shù)術(shù)語進(jìn)行確認(rèn)。本實(shí)用新型使用到的人工振源模塊 1、振動(dòng)信號(hào)采集模塊2和無線傳感器模塊均為概括的功能性模塊。其組成部件中的力錘、 信號(hào)調(diào)理儀、信號(hào)采集儀、計(jì)算機(jī)、電源、GPS —機(jī)多天線定位組件、三分量加速度傳感器、無線傳感器傳輸組件等，均為可直接市購的現(xiàn)有器材，或者可通過慣用技術(shù)手段由本領(lǐng)域技術(shù)人員自行組裝實(shí)現(xiàn)，故本實(shí)用新型對(duì)其具體實(shí)現(xiàn)方式不再贅述。本實(shí)用新型的技術(shù)路線是(1)采用力錘敲擊產(chǎn)生振動(dòng)激勵(lì)信號(hào)，采用高精度的振動(dòng)數(shù)據(jù)采集儀器獲取各測(cè)點(diǎn)上的振動(dòng)信號(hào)。為了能夠獲得大體積混凝土結(jié)構(gòu)的微弱振動(dòng)信號(hào)，采用信號(hào)調(diào)理儀進(jìn)行信號(hào)的放大、降噪、濾波等信號(hào)處理操作。(2)為了解決現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)定位不方便、精度不高的問題，采用GPS —機(jī)多天線技術(shù)進(jìn)行所有振動(dòng)測(cè)點(diǎn)的精確定位。 (3)采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)技術(shù)設(shè)定振動(dòng)傳感器網(wǎng)絡(luò)，避免了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)連線的繁瑣操作，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的多通道、多路徑可靠傳輸。本實(shí)用新型測(cè)試系統(tǒng)的主要組成包括人工振源模塊1、振動(dòng)信號(hào)采集模塊2和無線傳感器模塊。人工振源模塊1主要由力錘、數(shù)據(jù)線組成。振動(dòng)信號(hào)采集模塊2由信號(hào)調(diào)理儀、信號(hào)采集儀、計(jì)算機(jī)、電源、GPS—機(jī)多天線定位組件、無線傳感器傳輸組件組成。無線傳感器模塊有多個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)3組成，每個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)3由高靈敏度三分量加速度傳感器、控制單元、GPS —機(jī)多天線定位組件、無線傳感器傳輸組件、電源等組成。[0039]系統(tǒng)組成如圖1所示。人工振源模塊1產(chǎn)生大壩CT測(cè)試的振源信號(hào)，該振源信號(hào)一方面通過數(shù)據(jù)線傳輸至信號(hào)采集模塊并記錄保存；另一方面在測(cè)試對(duì)象(即大壩)內(nèi)部傳播，經(jīng)壩體上多個(gè)各測(cè)點(diǎn)位置的無線傳感器節(jié)點(diǎn)接收后，通過無線方式發(fā)送至信號(hào)采集模塊。人工振源模塊1如圖2所示，各部分組成及功能如下力錘通過數(shù)據(jù)線與信號(hào)采集模塊中的信號(hào)調(diào)理儀連接。當(dāng)采用力錘敲擊混凝土壩體時(shí)，力錘對(duì)混凝土壩體施加了振動(dòng)激勵(lì)(即人工激勵(lì)源)，并能夠在產(chǎn)生人工激勵(lì)振動(dòng)的同時(shí)，將該人工激勵(lì)振動(dòng)信號(hào)通過數(shù)據(jù)線傳輸至信號(hào)采集模塊記錄保存。振動(dòng)信號(hào)采集模塊2如圖3所示，各部分組成及功能如下無線傳感器傳輸組件與信號(hào)調(diào)理儀連接，信號(hào)調(diào)理儀與信號(hào)采集儀連接，經(jīng)信號(hào)調(diào)理儀處理后的測(cè)試信號(hào)，可存儲(chǔ)和顯示在計(jì)算機(jī)上。電源向本模塊各部件提供電源。信號(hào)調(diào)理儀的主要功能是實(shí)現(xiàn)對(duì)原始測(cè)試信號(hào)的電荷放大、電壓放大、模擬積分、降噪、濾波等處理。信號(hào)采集儀的主要功能是實(shí)現(xiàn)多通道同步采集、AD轉(zhuǎn)換、程控放大等。計(jì)算機(jī)可以設(shè)定信號(hào)調(diào)理儀、信號(hào)采集儀的有關(guān)參數(shù)，進(jìn)行測(cè)試信號(hào)的文件操作。無線傳感器傳輸組件的主要功能是實(shí)現(xiàn)信號(hào)采集模塊與無線傳感器模塊之間的雙向通訊和數(shù)據(jù)傳輸；一方面，可以通過計(jì)算機(jī)操控?zé)o線傳感器傳輸組件向無線傳感器模塊發(fā)送儀器初始化指令、自檢指令、自動(dòng)采集指令等；另一方面，無線傳感器模塊檢測(cè)到的振動(dòng)信號(hào)經(jīng)無線發(fā)送后，通過無線傳感器傳輸組件接收，經(jīng)信號(hào)調(diào)理儀、信號(hào)采集儀后被計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)或顯示。一般地，力錘敲擊產(chǎn)生的人工激勵(lì)信號(hào)很微弱，但是經(jīng)信號(hào)調(diào)理儀和信號(hào)采集儀進(jìn)行濾波、降噪、放大等處理后，能夠在本測(cè)試系統(tǒng)中有效拾取和分辨原本很微弱的振動(dòng)信號(hào)，從而使測(cè)試精度和靈敏度大大提高。無線傳感器模塊如圖4所示，根據(jù)測(cè)試規(guī)模的大小，可以有多個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)3，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的組成及功能如下單片機(jī)控制單元用于模塊各部件的通訊控制、參數(shù)設(shè)置等簡單操作，臨時(shí)存放測(cè)試數(shù)據(jù)等。高靈敏三分量加速度傳感器，用于拾取測(cè)點(diǎn)位置的振動(dòng)信號(hào)。無線傳感器傳輸組件，用于將拾取的振動(dòng)信號(hào)通過無線的方式傳輸至信號(hào)采集模塊。GPS—機(jī)多天線定位組件，用于確定三分量加速度傳感器的空間位置。電源為無線傳感器模塊提供電能。采用基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的混凝土壩彈性波CT測(cè)試系統(tǒng)，進(jìn)行大壩CT測(cè)試的實(shí)施示意圖見圖5。人工振源模塊1與振動(dòng)信號(hào)采集模塊2之間采用數(shù)據(jù)線連接，振動(dòng)信號(hào)采集模塊2與多個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)3之間通過無線網(wǎng)絡(luò)方式通訊。大壩CT測(cè)試步驟如下(1)首先將各無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)3、人工振源模塊1 (振源激發(fā)點(diǎn))布置在大壩上。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)3和人工振源激發(fā)點(diǎn)的位置主要根據(jù)混凝土壩CT測(cè)試斷面的要求和關(guān)注重點(diǎn)確定。振動(dòng)信號(hào)采集模塊2 —般與人工振源模塊1處于相鄰位置，如圖2所示，其目的是以振動(dòng)信號(hào)采集模塊2中的GPS —機(jī)多天線定位組件為振源激發(fā)點(diǎn)定位。(2)在進(jìn)行大壩CT測(cè)試前，先進(jìn)行儀器自檢。檢查項(xiàng)目包括檢查力錘的力傳感器是否可靠連接，安裝不牢會(huì)造成虛假振動(dòng)信號(hào)；檢查振動(dòng)信號(hào)采集模塊2中各部件是否處于正確的采集等待狀態(tài)；檢查無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是否通訊正常；檢查三分量振動(dòng)加速度傳感器是否與壩體可靠連接，并能夠接收到振動(dòng)信號(hào)。(3)根據(jù)GPS —機(jī)多天線定位組件，確定各無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)3的空間坐標(biāo)位置，并存儲(chǔ)于計(jì)算機(jī)。(4)進(jìn)行振動(dòng)測(cè)試。采用力錘敲擊激勵(lì)振動(dòng)時(shí)，執(zhí)錘要穩(wěn)，落點(diǎn)要準(zhǔn)，敲擊力可根據(jù)測(cè)試距離大小定，以能夠激勵(lì)清晰振動(dòng)信號(hào)為原則，敲擊力由小到大通過試驗(yàn)確定。(5)人工激勵(lì)振動(dòng)信號(hào)通過與力錘連接的數(shù)據(jù)線直接傳輸至振動(dòng)信號(hào)采集模塊2。(6)在人工激勵(lì)的同時(shí)，振源振動(dòng)信號(hào)經(jīng)混凝土壩體向四周傳播，當(dāng)傳播至預(yù)先布置的各個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)3時(shí)，經(jīng)三分量加速度傳感器拾取。采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)模式，傳感器終端節(jié)點(diǎn)與匯聚節(jié)點(diǎn)能夠自動(dòng)形成一個(gè)自組織、多跳的網(wǎng)絡(luò)，在進(jìn)行一次人工激勵(lì)振動(dòng)操作的同時(shí)，多個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)3都能夠采集到振動(dòng)信號(hào)，并將其發(fā)回信號(hào)采集模塊，實(shí)現(xiàn)“一發(fā)多收”采集。(7)振動(dòng)信號(hào)濾波處理?；炷翂误w受錘擊(脈沖力激勵(lì))后，其振動(dòng)響應(yīng)中會(huì)含有分析中所不需要的高頻成份，這些高頻成份會(huì)造成折疊失真，增加后期處理分析的難度。 在本系統(tǒng)中采用信號(hào)調(diào)理儀的低通濾波功能實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻部分濾波。(8)振動(dòng)信號(hào)放大處理。人工力錘激勵(lì)的振動(dòng)信號(hào)很微弱，采用信號(hào)調(diào)理儀的電荷或電壓放大功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)所采集微弱振動(dòng)信號(hào)的放大，以便于信號(hào)的有效識(shí)別和定量分析。(9)對(duì)于大壩彈性波CT，所需要的測(cè)試數(shù)據(jù)主要是振源和加速度傳感器的位置信息，振源和加速度傳感器之間的彈性波走時(shí)。將這些測(cè)試數(shù)據(jù)導(dǎo)入內(nèi)置于計(jì)算機(jī)的彈性波 CT計(jì)算軟件，經(jīng)正演和反演迭代計(jì)算，即可得到大壩的彈性波CT圖。當(dāng)然，本實(shí)用新型還可以有另一種實(shí)現(xiàn)方式在人工振源模塊1中設(shè)置一個(gè)GPS — 機(jī)多天線定位組件用于為振源激發(fā)點(diǎn)定位。同時(shí)，在人工振源模塊1中設(shè)置一個(gè)無線傳感器傳輸組件，用于將GPS定位的數(shù)據(jù)和接收到的激勵(lì)振動(dòng)信號(hào)一并通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)傳遞給振動(dòng)信號(hào)采集模塊2的無線傳感器傳輸組件。此時(shí)，力錘和GPS —機(jī)多天線定位組件分別通過信號(hào)線與該無線傳感器傳輸組件相接，而振動(dòng)信號(hào)采集模塊2中的GPS —機(jī)多天線定位組件就可以取消了。這個(gè)技術(shù)方案的好處是，振動(dòng)信號(hào)采集模塊2與人工振源模塊1分離，無需數(shù)據(jù)線連接，可以更靈活地布置振源和信號(hào)采集模塊，或干脆實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離接收，避免測(cè)試過程受外界環(huán)境干擾。采用本實(shí)用新型測(cè)試系統(tǒng)，可以避免依賴于炸藥、電火花等不太方便的激振方法， 而改用較輕便的力錘人工激勵(lì)，消除了沖擊波、噪聲等次生危害；測(cè)試過程中能夠?qū)崿F(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳遞，避免了常規(guī)方法布設(shè)很長數(shù)據(jù)線的繁瑣操作；采用本實(shí)用新型測(cè)試系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)“一發(fā)多收”測(cè)試，大大提高了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集效率；能夠精確快捷地對(duì)激振點(diǎn)和傳感器網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行空間定位，大大提高了測(cè)試精度，顯著降低了外業(yè)測(cè)量工作強(qiáng)度。采用電荷放大和高頻濾波后，使傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠采集和識(shí)別到更微弱的振動(dòng)信號(hào)，拓展了彈性波的有效測(cè)試距離，更加適用于像大壩這樣的大體積結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求1.基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的混凝土壩彈性波CT測(cè)試系統(tǒng)，包括人工振源模塊，該模塊中有一用于產(chǎn)生振動(dòng)激勵(lì)信號(hào)的力錘，其特征在于，該系統(tǒng)還包括振動(dòng)信號(hào)采集模塊和無線傳感器模塊；所述振動(dòng)信號(hào)采集模塊，包括分別與計(jì)算機(jī)相連的無線傳感器傳輸組件、信號(hào)調(diào)理儀和信號(hào)采集儀，無線傳感器傳輸組件、信號(hào)調(diào)理儀和信號(hào)采集儀依次連接；所述無線傳感器模塊由多個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成，每個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)均包括分別與控制單元相連的三分量加速度傳感器、GPS 一機(jī)多天線定位組件和無線傳感器傳輸組件；該系統(tǒng)還包括設(shè)置于人工振源模塊或振動(dòng)信號(hào)采集模塊中的GPS —機(jī)多天線定位組件如設(shè)置于人工振源模塊中，則力錘和GPS —機(jī)多天線定位組件分別通過信號(hào)線與一個(gè)無線傳感器傳輸組件相接；如設(shè)置于振動(dòng)信號(hào)采集模塊中，則該組件直接與計(jì)算機(jī)相連，且力錘經(jīng)數(shù)據(jù)線與信號(hào)調(diào)理儀連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性波CT測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述振動(dòng)信號(hào)采集模塊和每個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，均包括用于向各工作組件供電的電源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的彈性波CT測(cè)試系統(tǒng)，其特征在于，所述無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的控制單元是單片機(jī)控制單元。
專利摘要本實(shí)用新型涉及水利工程無損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，旨在提供一種基于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的混凝土壩彈性波CT測(cè)試系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括人工振源模塊、振動(dòng)信號(hào)采集模塊和無線傳感器模塊。振動(dòng)信號(hào)采集模塊包括分別與計(jì)算機(jī)相連的無線傳感器傳輸組件、信號(hào)調(diào)理儀和信號(hào)采集儀；無線傳感器模塊由多個(gè)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)組成，均包括分別與控制單元相連的三分量加速度傳感器、GPS一機(jī)多天線定位組件和無線傳感器傳輸組件；人工振源模塊或振動(dòng)信號(hào)采集模塊中設(shè)置GPS一機(jī)多天線定位組件。本實(shí)用新型測(cè)試安全性高，振源激發(fā)操作簡便；測(cè)點(diǎn)定位更加準(zhǔn)確和智能化；避免了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)的大量連線作業(yè)；能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)試過程中的“一發(fā)多收”，可大大提高測(cè)試效率。
文檔編號(hào)G01N29/06GK201974411SQ201020682519
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月27日
發(fā)明者王振宇 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)