一種帶自動(dòng)采集功能的聲波儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種帶自動(dòng)采集功能的聲波儀。用于單孔一發(fā)雙收測(cè)井的帶自動(dòng)采集功能的非金屬聲波儀，屬于工程檢測(cè)設(shè)備。它利用彈性的波速隨巖體裂隙發(fā)育而降低，隨應(yīng)力增大而增大的特性，對(duì)巖土、建筑工程的混凝土內(nèi)部強(qiáng)度和缺陷檢測(cè)，測(cè)試洞室因開挖形成的松弛范圍、研宄洞室圍巖節(jié)理、裂隙發(fā)育情況。工程建筑中，將工程地質(zhì)與巖體力學(xué)聯(lián)系起來解決工程地質(zhì)評(píng)價(jià)等問題。
【背景技術(shù)】
[0002]目前單孔聲波檢測(cè)系統(tǒng)主要由:發(fā)射系統(tǒng)(發(fā)射換能器、或其他發(fā)射源)、接收系統(tǒng)(接收換能器)以及采集儀(聲波儀進(jìn)行控制、采集、處理、存儲(chǔ)、顯示)組成。系統(tǒng)的工作過程是:聲波儀內(nèi)置高壓發(fā)射模塊產(chǎn)生一定脈寬的高壓信號(hào)至發(fā)射換能器，發(fā)射換能器將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成高頻聲波振動(dòng)，并向巖體輻射。接收壓電陶瓷換能器接收到巖體傳播過來的超聲波振動(dòng)并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，弱電信號(hào)經(jīng)下井電纜傳輸至地面聲波儀進(jìn)行多級(jí)放大、濾波、最后采集、存儲(chǔ)，聲波儀同時(shí)將接收的兩道波形實(shí)時(shí)顯示在液晶屏上，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員對(duì)波形進(jìn)行分析、判讀等簡(jiǎn)單處理后存儲(chǔ)至儀器硬盤?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)完畢后將全部測(cè)孔數(shù)據(jù)通過USB接口傳送至計(jì)算機(jī)，通過windows系統(tǒng)下的分析軟件完成最終的數(shù)據(jù)分析與處理，形成相應(yīng)的檢測(cè)成果報(bào)告。
[0003]傳統(tǒng)聲波儀器內(nèi)部電路一般均設(shè)計(jì)成:接收信號(hào)放大、濾波、AD轉(zhuǎn)換、采集、存儲(chǔ)、顯示。接口部分基本為發(fā)射1、接收1、接收2、同步信號(hào)輸入/輸出。
[0004]傳統(tǒng)模式單孔聲波檢測(cè)時(shí)，一般兩人配合完成檢測(cè)任務(wù)，一人將一發(fā)雙收換能器下放到鉆孔底部，另外一人通過聲波儀采集完某檢測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)后，人工提升換能器20cm至下一個(gè)檢測(cè)點(diǎn)，兩人配合逐點(diǎn)完成整個(gè)鉆孔檢測(cè)。鉆孔檢測(cè)過程耗時(shí)長(zhǎng)，人工控制換能器提升距離，深度誤差較大，且現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員工作強(qiáng)度大，亟待改進(jìn)檢測(cè)方式，提升工作效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種帶自動(dòng)采集模式的聲波儀。儀器采用插槽式模塊化設(shè)計(jì)，易拓展至四通道，提供井口自動(dòng)計(jì)數(shù)滑輪，計(jì)數(shù)滑輪兼容三股電纜的傳統(tǒng)一發(fā)雙收換能器與最新的單根電纜一發(fā)雙收換能器。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種帶自動(dòng)采集功能的聲波儀，包括上位計(jì)算機(jī)、電路模塊、系統(tǒng)總線、機(jī)箱和井口計(jì)數(shù)滑輪，其特征在于:上位計(jì)算機(jī)采用WinCE工控機(jī)，設(shè)置在機(jī)箱頂部；電路模塊分為主控制模塊、計(jì)數(shù)器模塊、通道采集模塊，各電路模塊分層插入機(jī)箱內(nèi)系統(tǒng)總線母板插座上；兩側(cè)通過鋁框固定，各層模塊之間通過薄鋁板屏蔽隔離；井口計(jì)數(shù)滑輪通過光電編碼器的計(jì)數(shù)接口連接機(jī)箱上的深度計(jì)數(shù)接口 ；上位計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)接口與串口與系統(tǒng)總線上掛載的各模塊通訊。
[0007]所述的計(jì)數(shù)器模塊為深度計(jì)數(shù)模塊，深度計(jì)數(shù)模塊對(duì)光電編碼器脈沖計(jì)數(shù)，深度計(jì)數(shù)值經(jīng)總線傳輸至主控制模塊。
[0008]所述的通道采集模塊設(shè)計(jì)成兩個(gè)并行的通道，通道采集模塊對(duì)兩道接收換能器傳輸上來的弱電信號(hào)同時(shí)進(jìn)行多級(jí)程控放大、高通、低通濾波等信號(hào)調(diào)理后，進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，通過總線傳輸至主控制模塊。
[0009]所述的主控制模塊采用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA器件，利用FPGA的1/0，網(wǎng)絡(luò)傳輸器件，系統(tǒng)總線，與上位計(jì)算機(jī)通訊。
[0010]所述的主控制模塊接收上位計(jì)算機(jī)相關(guān)指令后，通過總線控制高壓發(fā)射、同步電路、其他模塊協(xié)調(diào)工作，并將采集模塊采到的波形數(shù)據(jù)與計(jì)數(shù)模塊的深度計(jì)數(shù)值通過總線實(shí)時(shí)傳回至主控模塊。
[0011]所述的上位計(jì)算機(jī)，提供網(wǎng)絡(luò)接口、串口等通訊接口，提供數(shù)據(jù)采集軟件，與主控制模塊通訊，下達(dá)相關(guān)控制指令，并采集、顯示、存儲(chǔ)波形數(shù)據(jù)與深度計(jì)數(shù)值。
[0012]所述的通道采集模塊、深度計(jì)數(shù)模塊、主控制模塊分別平行插入機(jī)箱的鋁框插槽固定，同時(shí)連接至背面接口板上的金手指插槽。
[0013]所述的接口板提供接口連接至WinCE工控機(jī)，采用觸摸屏與旋鈕兩種操作方式。
[0014]所述的電路模塊各層之間插入鋁板進(jìn)行屏蔽隔離。
[0015]所述的井口計(jì)數(shù)滑輪主要由井口固定支架、過線輪、壓線輪、光電編碼器和計(jì)數(shù)接口組成；過線輪、壓線輪、光電編碼器設(shè)置在井口固定支架上；光電編碼器通過電纜與計(jì)數(shù)接口連接。
[0016]所述的井口計(jì)數(shù)滑輪的過線輪與壓線輪的間距可調(diào)。
[0017]本發(fā)明的技術(shù)要點(diǎn)及有益效果:
1、儀器上位計(jì)算機(jī)采用低功耗ARM構(gòu)架主機(jī)，內(nèi)部電路采用插槽式模塊化設(shè)計(jì)，各電路模塊采用金手指插槽方式，掛載在總線插槽上，各電路模塊之間無連線，有效降低線路干擾，方便拆裝、檢修，功能易拓展。
[0018]2、機(jī)箱內(nèi)電路PCB板模塊采用平行插入方式，各層之間通過鋁板隔離，鋁框屏蔽抗干擾能力強(qiáng)，信噪比高。
[0019]3、儀器外接井口自動(dòng)計(jì)數(shù)滑輪，適用各種不同直徑鉆孔，兼容單線與多線一發(fā)雙收換能器，聲波測(cè)井時(shí)，一發(fā)雙收換能器從孔底往上提升檢測(cè)過程中無停頓，上位計(jì)算機(jī)軟件通過該深度計(jì)數(shù)器根據(jù)提升距離自動(dòng)采集、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，大大提升了檢測(cè)速度與效率，降低工作強(qiáng)度，節(jié)約工程檢測(cè)成本。采用自動(dòng)計(jì)數(shù)，同時(shí)系統(tǒng)帶自動(dòng)深度校準(zhǔn)，完全剔除了人工控制提升距離誤差大的現(xiàn)象，測(cè)點(diǎn)位置更精準(zhǔn)，人為深度測(cè)量誤差減少。
【附圖說明】
[0020]圖1為聲波儀系統(tǒng)電路原理框圖；
圖2為聲波儀機(jī)箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中:1、鋁面板；2、WinCE工控機(jī)；3、操作旋鈕；4、側(cè)固板。
[0021]圖3為聲波儀接口板、左右固定板、底板不意圖；
圖中:5、第一層電路板插槽與鋁板插槽；6、第二層電路板插槽與鋁板插槽；7、第三層電路板插槽；8、鋁底板；9、接口板。10、背面接口板上的金手指插槽。
[0022]圖4為井口計(jì)數(shù)滑輪示意圖；
圖中:41、井口固定支架；42、過線輪；43、壓線輪；44、光電編碼器；45、計(jì)數(shù)接口。
【具體實(shí)施方式】
[0023]實(shí)施例1
如圖1所示，聲波儀內(nèi)部各電路模塊均連接在系統(tǒng)“總線”上。
[0024]物理連接上通過插槽掛載各模塊PCB子板至總線插座板上。
[0025]上位計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)接口與總線上掛載的控制模塊通訊。
[0026]控制模塊接收到上位機(jī)通道設(shè)置指令后，通過總線I/O 口控制采