用于鉆桿長度應(yīng)力波自動檢測系統(tǒng)以及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于鉆桿長度應(yīng)力波自動檢測系統(tǒng)，包括執(zhí)行單元、信號耦合單元、智能控制單元、驅(qū)動單元、無線數(shù)據(jù)傳輸單元、操作分析單元。本發(fā)明還公開了一種用于鉆桿長度應(yīng)力波自動檢測方法，步驟包括：在鉆桿上安裝鉆桿長度應(yīng)力波自動檢測系統(tǒng)；輸入?yún)?shù)；數(shù)據(jù)傳輸分析；判斷數(shù)據(jù)；自動判斷鉆桿長度。本發(fā)明的有益效果在于，采用的是信源匹配方法，利用斷面阻抗和底面阻抗差異特性，可以有效降低鉆桿鏈接斷面的干擾，從而實現(xiàn)時域清晰分辨反射波的方法。本發(fā)明還包含實現(xiàn)該方法的裝置。
【專利說明】用于鉆桿長度應(yīng)力波自動檢測系統(tǒng)以及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于鉆桿長度應(yīng)力波自動檢測系統(tǒng)以及方法，屬于實驗或工程測量的信號檢測的【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]勘探過程復(fù)雜多變，傳統(tǒng)測量深度的方法是需要記錄使用桿的節(jié)數(shù)，并記錄每根桿的長度來測量鉆探的深度，由于人工操作難免會出現(xiàn)疏忽，造成記錄的數(shù)據(jù)混亂或失真。為了解決深度自動測量問題，從綜合成本考慮使用應(yīng)力波方式最為低廉。應(yīng)力波技術(shù)通過多年的應(yīng)用在分析系統(tǒng)特性方面有許多應(yīng)用，對于鉆桿或錨固系統(tǒng)地檢測，大都采取濾波的方法，但都沒有從信源匹配方法入手針對準(zhǔn)確識別桿底信號，而避免識別缺陷位置的任務(wù)來解決問題。對于測量鉆桿長度來說，由于桿件接頭處的雜物或鐵銹之類的影響，容易造成誤判，難于做到自動判定。
[0003]專利申請?zhí)枮?00480020483.6的用于振動感測和分析的方法和儀器，提出了一種如何分析震動的方法，其應(yīng)用領(lǐng)域是機械設(shè)備安裝是否異常，也只是一種測量應(yīng)力波的方法，和應(yīng)力波反射理論沒有直接關(guān)系，不屬于應(yīng)力波反射分析范圍。其目的是檢測機械設(shè)備的異常震動。
[0004]專利申請?zhí)枮?00510057427.6的一種用于錨桿錨固系統(tǒng)的無損探傷檢測方法，其同樣采用應(yīng)力波理論分析金屬桿狀物，其采用多次小波分解，并做消噪處理，信號重構(gòu)等一些列算法識別入射波、反射波信號，來判別缺陷位置或者桿底位置。同樣沒有對信源做控制來分析問題。且設(shè)計目的是為了尋找缺陷位置和桿底位置并計算牢靠程度。
[0005]專利申請?zhí)枮?01010145439.5的一種應(yīng)力波信號測試儀及應(yīng)力波信號的采集方法，只是一種利用音頻模塊作為信號采集的方法，只是屬于電路設(shè)計范圍，并沒有涉及應(yīng)力波具體應(yīng)用的分析方法。
[0006]專利申請?zhí)枮?01110100634.0的一種用于基樁質(zhì)量智能檢測的方法，其也是采用應(yīng)力波理論分析桿狀物，其目的是發(fā)現(xiàn)和識別缺陷位置和底部位置，其方法是先進行模型訓(xùn)練然后根據(jù)訓(xùn)練經(jīng)驗參數(shù)對被測信號分析，沒有采用信源控制方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于鉆桿長度應(yīng)力波自動檢測系統(tǒng)，
[0008]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。
[0009]一種用于鉆桿長度應(yīng)力波自動檢測系統(tǒng)，包括:
[0010]執(zhí)行單元，包括相組合的永磁和撞針、套裝在撞針下部的復(fù)位彈簧、設(shè)置在永磁和撞針外圍的電磁線圈、設(shè)置在撞針下方的緩沖墊；
[0011]信號耦合單元，包括應(yīng)力波耦合器，上述緩沖墊固定在上述應(yīng)力波耦合器；
[0012]智能控制單元，包括依次連接的信號匹配裝置、A/D采集芯片、數(shù)據(jù)緩存器、單片機，上述信號匹配裝置與上述信號耦合單元相連接；
[0013]驅(qū)動單元，包括驅(qū)動電路、給驅(qū)動電路提供電源的電池，上述驅(qū)動電路的輸入端連接上述單片機，電壓輸出端連接上述電磁線圈；
[0014]無線數(shù)據(jù)傳輸單元；
[0015]操作分析單元，設(shè)置為平板電腦或智能手機，并通過上述無線數(shù)據(jù)傳輸單元接收上述單片機的數(shù)據(jù)。
[0016]進一步地，上述應(yīng)力波耦合器裝配有信號采集傳感器，上述信號采集傳感器與上述信號匹配裝置連接。
[0017]進一步地，上述驅(qū)動電路為BUCK型開關(guān)降壓電源電路，其信號輸入端接收單片機給出的PWM信號。
[0018]進一步地，上述無線數(shù)據(jù)傳輸單元為AP模組或藍(lán)牙模組。
[0019]一種用于鉆桿長度應(yīng)力波自動檢測方法，步驟包括:
[0020]I)將用于鉆桿長度應(yīng)力波自動檢測系統(tǒng)安裝于鉆桿頂部；
[0021]2)智能控制單元通過無線數(shù)據(jù)傳輸單元調(diào)取操作分析單元輸入的滿足測量需求的最高頻率響應(yīng)特性的參數(shù)

【權(quán)利要求】
1.一種用于鉆桿長度應(yīng)力波自動檢測系統(tǒng)，其特征在于，包括: 執(zhí)行單元，包括相組合的永磁和撞針、套裝在撞針下部的復(fù)位彈簧、設(shè)置在永磁和撞針外圍的電磁線圈、設(shè)置在撞針下方的緩沖墊； 信號耦合單元，包括應(yīng)力波耦合器，所述緩沖墊固定在所述應(yīng)力波耦合器； 智能控制單元，包括依次連接的信號匹配裝置、A/D采集芯片、數(shù)據(jù)緩存器、單片機，所述信號匹配裝置與所述信號耦合單元相連接； 驅(qū)動單元，包括驅(qū)動電路、給驅(qū)動電路提供電源的電池，所述驅(qū)動電路的輸入端連接所述單片機，電壓輸出端連接所述電磁線圈； 無線數(shù)據(jù)傳輸單元； 操作分析單元，設(shè)置為平板電腦或智能手機，并通過所述無線數(shù)據(jù)傳輸單元接收所述單片機的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆桿長度應(yīng)力波自動檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述應(yīng)力波耦合器裝配有信號采集傳感器，所述信號采集傳感器與所述信號匹配裝置連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆桿長度應(yīng)力波自動檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動電路為BUCK型開關(guān)降壓電源電路，其信號輸入端接收單片機給出的PWM信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于鉆桿長度應(yīng)力波自動檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述無線數(shù)據(jù)傳輸單元為AP模組或藍(lán)牙模組。
5.一種用于鉆桿長度應(yīng)力波自動檢測方法，其特征在于，步驟包括: 1)將用于鉆桿長度應(yīng)力波自動檢測系統(tǒng)安裝于鉆桿頂部； 2)智能控制單元通過無線數(shù)據(jù)傳輸單元調(diào)取操作分析單元輸入的滿足測量需求的最高頻率響應(yīng)特性的參數(shù)./r?/ ，輸入給執(zhí)行單元，使產(chǎn)生一個沖擊信號，所述C為波速，所述L為欲測試樣本鉆桿的長度； 3)通過信號耦合單元將執(zhí)行單元產(chǎn)生的信號依次通過并通過信號匹配裝置、A/D采集芯片、數(shù)據(jù)緩存器傳輸至單片機，再通過無線數(shù)據(jù)傳輸單元將數(shù)據(jù)送給操作分析單元，操作分析單元分析采樣數(shù)據(jù)的頻譜特性和時域特性，判斷是否符合頻域時域聯(lián)合響應(yīng)模型判斷標(biāo)準(zhǔn)； 4)若不符合頻域時域聯(lián)合響應(yīng)模型判斷標(biāo)準(zhǔn)則重復(fù)2)?4)，逐步降低輸入激勵源的激勵頻率特性，直到基本符合頻域時域聯(lián)合響應(yīng)模型判斷標(biāo)準(zhǔn)； 5)根據(jù)最后符合頻域時域聯(lián)合響應(yīng)判斷模型的采樣信號通過時域方法分析，選取第一個峰值與第二個峰值的時間差作為應(yīng)力波傳輸時間T，通過L = C*T/2實現(xiàn)自動判別鉆桿長度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于鉆桿長度應(yīng)力波自動檢測方法，其特征在于，所述3)頻域時域聯(lián)合響應(yīng)模型判斷標(biāo)準(zhǔn): (1)時域速度波形第一個峰值以后，在預(yù)期時間窗T內(nèi)具備單峰特性，并且時域至少三個波峰之間時間差相近，且與預(yù)期時間窗T相近，誤差不超過Rl，Rl在5% -15% ; (2)頻譜能量具有單調(diào)遞減特性，且頻域的相鄰峰值之差SF相近，誤差不超過R2，R2在 15% -20%。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于鉆桿長度應(yīng)力波自動檢測方法，其特征在于，所述預(yù)期 時間窗T，通過T = I/SF獲得。
【文檔編號】G01B17/00GK104197869SQ201410441061
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月1日
【發(fā)明者】曹光暄, 胡亮亮, 廖旭濤, 王國昌 申請人:安徽省城建設(shè)計研究院