CN101654914A - 一种层析成像基桩声波透射法现场检测控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种层析成像基桩声波透射法现场检测控制方法及装置，步骤是：A.将声波发射传感器放置在发射声测管管底，将选通声波接收传感器放置在接收声测管管底；B.计算机系统CPU设置控制单元；C.控制单元执行桩底个非完整检测扇形区间的检测；D.控制单元K执行桩体中段M－2*J个检测扇形区间的检测；E.控制单元K执行桩顶J个非完整检测扇形区间的检测。深度位置编码器、声波发射传感器、选通声波接收传感器与声波仪连接，选通声波接收传感器由选通部件、可设置放大部件、N个检测部件、控制线L21、信号线L22组成。本发明方法操作简单，结构简单，适用于基于层析成像进行声波透射法检测基桩完整性的现场检测工作。

Description

一种层析成像基桩声波透射法现场检测控制方法及装置

技术领域

本发明属于岩土工程检测领域中的应用基于层析成像(CT)技术的声波透射法检测基桩完整性的技术领域，具体涉及一种层析成像基桩声波透射法现场检测控制的方法，同时还涉及一种层析成像基桩声波透射法现场检测控制的装置。

背景技术

声波透射法检测基桩完整性：

应用岩土工程中声波透射法检测灌注基桩的完整性，要在灌注混凝土前，在基桩的钢筋笼上预先放置多根相互平行的声测管，声测管管长与桩的长度(钢筋笼的长度)一致，桩体混凝土灌注完成后声测管均被埋入基桩桩体，任意一根声测管与其余的任意一根声测管之间构成一个从桩底到桩顶的检测剖面。检测某个剖面时，将构成此剖面的两根声测管中的一根声测管作为发射声测管，另一根声测管作为接收声测管，自桩底到桩顶在发射声测管和接收声测管内预设多个发射测点和多个接收测点，在发射测点放置发射传感器，在接收测点放置接收传感器，发射传感器发射声波，接收传感器接收声波，通过对接收传感器接收到的声波的形态分析可以检测由发射测点至接收测点连线的临近区域内的混凝土质量。

定义发射测点和接收测点：对于构成检测剖面的两根声测管，放置发射传感器的声测管称为发射声测管，放置接收传感器的声测管称为接收声测管；由桩底至桩顶(测点布置亦可由桩顶至桩底)，按预先指定的检测测点间距，等间距的布置发射声测管内的发射测点和接收声测管内的接收测点，共有M个发射测点和M个接收测点，M个发射测点位置为H1(1)、......、H1(M)，M个接收测点位置为H2(1)、......、H2(M)，第1个发射测点位置H1(1)和第1个接收测点位置H2(1)在桩底，第M个发射测点位置H1(M)和第M个接收测点位置H2(M)在桩顶。

定义检测连线：在发射声测管内的某发射测点放置发射传感器，在接收声测管内的某接收测点放置接收传感器，发射传感器发射声波，接收传感器接收声波，接收传感器接收到的声波对应一个发射测点和一个接收测点，由发射测点到接收测点之间的连线称为检测连线。接收传感器接收到的声波的形态与检测连线临近区域内的混凝土质量有关，这种检测过程实质上就是对检测连线临近区域内的混凝土质量进行检测，可将这种检测过程简称为对该检测连线进行检测。假定发射测点位置为H1(i)，接收测点位置为H2(j)，对应的检测连线记作H1(i)--H2(j)，H1(i)--H2(j)的倾斜程度定义为i-j，若i-j＝0，表明检测连线为水平线，i-j的绝对值越大表明检测连线的倾斜度越高。

定义检测扇形区间和检测扇形区间高度：为叙述方便设N为奇数，N＝2*J+1，除基桩底部的J个发射测点和基桩顶部的J个发射测点，任意一个发射声测管内的发射测点对应接收声测管内的N个测点，即第i个(J+1≤i≤M-J)发射测点位置H1(i)对应接收声测管内的N个接收测点位置H2(i-J)、......、H2(i)、......、H2(i+J)，形成N条检测连线，这N条检测连线交汇在第i个发射测点位置H1(i)，构成一个检测扇形区间，称为以第i个发射测点位置H1(i)为发射顶点的检测扇形区间，该检测扇形区间高度为(N-1)*测点间距，该检测扇形区间的起始接收测点为H2(i-J)，该检测扇形区间的终止接收测点为H2(i+J)。检测中将对这N条检测连线进行检测，即在第i个发射测点位置H1(i)发射声波，分别在接收声测管内的N个接收测点位置H2(i-J)、......、H2(i)、......、H2(i+J)接收声波，这种对构成检测扇形区间的N条检测连线进行检测的过程简称为对检测扇形区间进行检测。就基桩声波透射法检测完整性而言，由于施工中基本可以保证声测管是相互平行的，检测剖面基本可以认定为矩形，发射测点H1(i)到接收测点H2(i)的检测连线H1(i)--H2(i)是基本水平的，并且是最短的，不妨称之为水平检测连线，其他检测连线H1(i)--H2(i-1)和H1(i)--H2(i+1)、H1(i)--H2(i-2)和H1(i)--H2(i+2)、......、H1(i)--H2(i-J+1)和H1(i)--H2(i+J-1)、H1(i)至H2(i-J)和H1(i)至H2(i+J)均为倾斜的，且这些检测连线的倾斜程度随着接受测点偏离发射测点的深度位置H2(i)的程度的增加而增加。

定义非完整检测扇形区间：对于发射声测管底部的前J个发射测点H1(1)、......、H1(J)，根据上述检测扇形区间和检测扇形区间高度的定义，其中任意第i个(1≤i≤J)发射测点H1(i)对应的检测扇形区间的终止接收测点为接收测点H2(i+J)，但是该检测扇形区间的起始接收测点只能是接收测点H2(1)，该检测扇形区间由i+J条检测连线构成，也就是说发射声测管底部的前J个发射测点H1(1)、......、H1(J)对应的检测扇形区间所包含的检测连线的数量少于N条。同样对于发射声测管顶部的最后J个发射测点H1(M-J+1)、......、H1(M)，根据上述检测扇形区间和检测扇形区间高度的定义，其中任意第i个(M-J+1≤i≤M)发射测点H1(i)对应的检测扇形区间的起始接收测点是接收测点H2(i-J)，但是该检测扇形区间的终止接收测点只能是接收测点H2(M)，该检测扇形区间由(M-i)+J+1条检测连线构成，也就是说发射声测管顶部的最后J个发射测点H1(M-J+1)、......、H1(M)对应的检测扇形区间所包含的检测连线的数量少于N条。称这些处于桩底、桩顶的包含的检测连线数量少于N条的检测扇形区间为非完整检测扇形区间。

实际检测中如果某一根检测连线的检测结果异常，仅仅能够表明检测连线临近区域内的混凝土质量有缺陷，但是不能确定缺陷的具体位置和范围。对任意一个检测剖面，在发射声测管和接收声测管内按不同的方法布设发射测点和接收测点，按不同的发射测点与接收测点的对应关系进行检测，得到的检测连线的几何位置以及检测连线相互间的交叉关系有所不同，检测效果也不同。进行声波透射法检测灌注基桩的完整性时有如下几种检测方法：

①.平行透射法检测方法：平行透射法检测方法的特点是一个发射测点对应一个接收测点。将声波仪的发射传感器和接收传感器分别放置在发射声测管内的某发射测点和接收声测管内的某接收测点，发射传感器发射声波，接收传感器接收声波，针对一个检测连线的检测完成后，按照预设的测点间隔，同步提升发射传感器和接收传感器至下一个发射测点和接收测点，继续进行下一个检测连线的检测，直至完成整个剖面的现场检测工作。

对于每一条检测连线，发射测点位置与接收测点位置的高程可以不同，但是发射传感器和接收传感器的提升是同步的，也就是发射测点间距与接收测点间距是相同的，这样一个检测剖面内所有发射接收过程中检测连线是平行的，相互并不交叉，因此这种检测称为平行透射法。

②.层析成像(CT)技术检测方法：层析成像(CT)技术检测方法的特点是一个发射测点对应N(3≤N)个接收测点。

A.确定采用层析成像(CT)检测的检测扇形区间，也就是确定以任意一个发射测点为发射顶点的检测扇形区间对应的接收测点的数量N，为方便表达可以使N为奇数，即N＝2*J+1。桩底的K个发射测点和桩顶的J个发射测点均对应非完整检测扇形区间，其他任意第i个(J+1≤i≤M-J)发射测点H1(i)对应接收声测管内的N个接收测点H2(i-J)，H2(i-J+1)，......，H2(i+J-1)，H2(i+J)，形成N条检测连线，N条检测连线构成一个以发射测点H1(i)为发射顶点的检测扇形区间。

B.1进行桩底J个非完整检测扇形区间的检测：对应于桩底部分的J个以发射测点H1(i)(1≤i≤J)为发射顶点的J个非完整检测扇形区间，接收声测管内F分别有i+J个对应的接收传感器的接收测点H2(1)，H2(2)，......，H2(i+J)。检测时，在发射声测管内发射传感器的任意第i个(1≤i≤J)发射测点H1(i)分i+J次发射声波，使用一个接收传感器分别在接收声测管内的i+J个接收传感器的接收测点H2(1)，H2(2)，......，H2(i+J)接收声波。如此即完成以第i个(1≤i≤J)发射测点位置H1(i)为发射顶点的非完整检测扇形区间的检测。提升发射声测管内的发射传感器到下一个发射测点位置H1(i+1)，确定以H1(i+1)为发射顶点的非完整检测扇形区间，继续执行上述检测过程，对以H1(i+1)为发射顶点的非完整检测扇形区间进行检测，直至桩底J个非完整检测扇形区间的检测工作结束。

B.2进行一个检测扇形区间的检测：对应于发射声测管内发射传感器的任意第i个(J+1≤i≤M-J)发射测点H1(i)，接收声测管内有N个接收传感器的接收测点H2(i-J)，H2(i-J+1)，......，H2(i+J-1)，H2(i+J)。检测时，在发射声测管内发射传感器的任意第i个发射测点H1(i)分N次发射声波，使用一个接收传感器分别在接收声测管内的N个接收传感器的接收测点H2(i-J)，H2(i-J+1)，......，H2(i+J-1)，H2(i+J)接收声波。如此即完成以第i个(J+1≤i≤M-J)发射测点位置H1(i)为发射顶点的检测扇形区间的检测。提升发射声测管内的发射传感器到下一个发射测点位置H1(i+1)，确定以H1(i+1)为发射顶点的检测扇形区间，继续执行上述检测过程，对以H1(i+1)为发射顶点的检测扇形区间进行检测，直至桩中段的M-2*J个检测扇形区间的检测工作结束。

B.3进行桩顶J个非完整检测扇形区间的检测：对应于桩顶部分的J个以发射测点H1(i)(M-J+1≤i≤M)为发射顶点的J个非完整检测扇形区间，接收声测管内分别有M-i+J+1个预知对应的接收传感器的接收测点H2(i-J)，H2(i-J+1)，......，H2(M)。检测时，在发射声测管内发射传感器的任意第i个((M-J+1≤i≤M))发射测点H1(i)分M-i+J+1次发射声波，使用一个接收传感器分别在接收声测管内的M-i+J+1个接收传感器的接收测点H2(i-J)，H2(i-J+1)，......，H2(M)接收声波。如此即完成以第i个(M-J+1≤i≤M)发射测点位置H1(i)为发射顶点的非完整检测扇形区间的检测。提升发射声测管内的发射传感器到下一个发射测点位置H1(i+1)，确定以H1(i+1)为发射顶点的非完整检测扇形区间，继续执行上述检测过程，对以H1(i+1)为发射顶点的非完整检测扇形区间进行检测，直至桩顶J个非完整检测扇形区间的检测工作结束。

C.现场检测工作结束后需要根据现场检测数据进行层析成像(CT)计算，最终提交缺陷的位置和范围，甚至缺陷的程度等，较为详尽的计算结果。

采用传统的平行透射法进行检测的缺点是检测连线数量较少，相互并不交叉，只能大致判定缺陷在发射与接收测点之间，很难具体确定缺陷的位置和范围，并且平行透射法不能发现与检测连线近于平行的薄层状缺陷。采用层析成像(CT)技术，检测时得到的检测连线的数量N倍于平行透射法进行检测时得到的检测连线，多个检测扇形区间有重合，检测连线之间有交叉，对基桩的可疑部位可以进行详细的检测。因此技术上需要采用层析成像(CT)技术，一些发达地区已经将层析成像(CT)技术列为应采用的技术手段。例如：《建筑基桩检测技术规程(上海市工程建设规程DGJ08-218-2003)》第9.3.5条规定“对桩身质量可疑的测点，必要时宜用超声波穿透层析成像技术(附录D)进行复检以进一步确定桩身缺陷的位置和范围。”

现有检测设备与技术：

进行平行声波透射法检测时，传统的用于岩土工程检测的声波仪(武汉中科智创岩土技术有限公司的RSMSY5声波仪)通常有一个发射通道、一个或两个接收通道，采用每个测点人工手动提升发射与接收传感器，手动控制接收数据的存储。人工同步将发射与接收传感器一次提升一个测点间距、发射声波接收声波、存储数据，再次提升一个测点间距、发射声波接收声波、存储数据，......，直至将传感器提升出声测管，完成一个或两个检测剖面的检测工作，效率较低。

为了提高平行声波透射法检测时的检测效率有些声波仪(武汉中科智创岩土技术有限公司的RSMSY6声波仪)增加了编码器和自动控制功能，编码器与连接声波仪与发射传感器和接收传感器的电缆线接触，同步拉动电缆线提升发射传感器和接收传感器时，编码器被电缆线带动转动，可以记录发射传感器和接收传感器的当前位置，发射传感器和接收传感器到达事先确定的测点位置时，声波仪自动控制发射传感器发射声波，控制接收传感器接收声波，并记录存储数据。检测过程中，检测人员只需将发射传感器和接收传感器放置到基桩底部后同步将发射传感器和接收传感器提升到基桩顶部既可完成一个或两个检测剖面的检测工作，检测效率较高。

专利申请号为200710053613.1的发明专利涉及的声波检测控制方法与装置(RSM-SY7声波仪)和专利申请号为02147760.4的发明专利涉及的一种多跨孔全组合巡测式声波检测装置可以大幅度的提高平行声波透射法检测时的检测效率，检测过程中，检测人员将M个发射接收两用传感器放置到基桩底部后同步将这M个发射接收两用传感器提升到基桩顶部既可完成基桩内M个声测管构成的M*(M-1)/2个检测剖面的平行声波透射法检测工作，检测效率极高。

进行层析成像法检测时，现场检测工作量大幅提高，除桩底和桩顶的各K个发射测点外，发射传感器的每一个发射测点H1(i)对应一个检测扇形区间，对这个检测扇形区间进行检测时，人工将发射传感器提升到发射测点H1(i)后，都必须进行N次人工将接收传感器移动到的接收测点、发射声波接收声波、存储数据的过程，在此期间发射传感器的测点位置是不移动的。完成以发射测点H1(i)为发射顶点的检测扇形区间的检测后，接收传感器位置已经处在接收声测管内的接收测点H2(i+J)，为了进行下一个以发射测点H1(i+1)为发射顶点的检测扇形区间的检测，人工将发射传感器由发射测点H1(i)提升到下一个发射测点H1(i+1)后，还要将接收传感器的测点位置由当前的接收测点H2(i+J)下移到接收测点H2(i+1-J)，下移2*J-1个测点。对于桩底和桩顶的各J个发射测点，由于它们对应的均为非完整检测扇形区间，构成每个非完整检测扇形区间的检测连线的数量均不相同，完成一个非完整检测扇形区间的检测后，接收传感器下移的间距也不行同，现场操作更为复杂。这种现场操作过程中接收传感器时而提升一个测点间距，时而下移多个测点，导致现场操作过程非常繁琐，易于出错，检测效率极低。目前尚无针对基桩透射法进行层析成像法检测的高效现场检测控制方法和装置，极大的阻碍了层析成像(CT)法这一精确有效的检测方法在基桩完整性检测中的应用。要提高层析成像法进行基桩完整性检测中的检测效率，发展新技术的要求十分迫切。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种层析成像基桩声波透射法现场检测控制的方法，适用于基于层析成像(CT)技术进行声波透射法检测基桩完整性的现场检测工作，该方法操作简单，现场操作人员只需将发射传感器和接收传感器分别放入构成检测剖面的两根声测管的管底，依照本发明的层析成像基桩声波透射法现场检测控制方法将传感器提升至声测管的管顶，既可完成基于层析成像(CT)技术进行一个剖面的声波透射法检测基桩完整性的现场检测工作。

本发明的另一个目的是在于提供了一种层析成像基桩声波透射法现场检测控制的装置，适用于基于层析成像(CT)技术进行一个剖面的声波透射法检测基桩完整性的现场检测工作，该装置结构简单，现场操作人员只需将发射传感器和接收传感器分别放入构成检测剖面的两根声测管的管底，使用本发明的层析成像基桩声波透射法现场检测控制方法将传感器提升至声测管的管顶，该层析成像基桩声波透射法现场检测控制装置既可完成基于层析成像(CT)技术进行一个剖面的声波透射法检测基桩完整性的现场检测工作。

本发明采用以下技术方案实现上述发明目的：

一种基桩声波透射法检测控制的方法，其步骤如下：

01.将声波发射传感器F放置在发射声测管管底，将选通声波接收传感器S放置在接收声测管管底，声波发射传感器F和选通声波接收传感器S的第1个检测部件S(1)的深度位置相同；声波发射传感器F的电缆线在提升过程中可带动深度位置编码器FMA滚动；

声波发射传感器F放置在发射声测管管底，其当前位置为H1(1)。选通声波接收传感器S放置在接收声测管管底，由于选通声波接收传感器S的N个检测部件S(1)、......、S(N)自下而上排布，它们之间的间距与接收测点的间距相同，选通声波接收传感器S的N个检测部件S(1)、......、S(N)的位置分别为H2(1)、......、H2(N)。

02.计算机系统CPU设置控制单元K：

(02.1).设置基桩桩长，设置检测剖面跨距，设置测点间距，根据基桩桩长计算测点数量M，设置M个发射测点位置和M个接收测点位置，设置一个检测扇形区间包含的检测连线的数量N；

检测剖面的跨距为构成检测剖面的发射声测管和接收声测管之间的间距，也是最短的检测连线的长度。测点间距为发射声测管内相邻发射测点的深度位置差，同时也是接收声测管内相邻接收测点的深度位置差。测点数量M为发射声测管内发射测点的数量，同时也是接收声测管内接收测点的数量，测点数量M＝基桩桩长/测点间距+1，M个发射测点位置为H1(1)、......、H1(M)，M个接收测点位置为H2(1)、......、H2(M)，测点位置自桩底到桩顶顺序布设(自桩顶到桩底顺序布设亦可)。一个检测扇形区间包含的检测连线的数量N也就是一个发射测点对应的接收测点的数量N，为方便不妨设置N为奇数：N＝2*J+1，这样一个检测扇形区间包含一条水平检测连线，水平检测连线上下分别对称排布有K条倾斜检测连线。

(02.2).对检测扇形区间内的N条检测连线对应的N个接收测点分别根据检测连线的倾斜程度设定状态参数：声波接收可设置通道T的滤波电路T1的滤波参数、声波接收可设置通道T的放大电路T2的放大参数、声波接收可设置通道T的A/D转换电路T3的采样参数，选通声波接收传感器S的可设置放大部件G的放大参数；

对检测扇形区间内的N条检测连线对应的N个接收测点分别设定状态参数的原因是N条检测连线的水平程度不同、检测连线的长度不同，导致越是倾斜的检测连线接收到的声波信号越小，因此必须分别针对不同倾斜程度的连线设定不同的放大参数。设定放大参数的原则是：对于水平的检测连线选定适当的放大参数，其他越是倾斜的检测连线设定的放大参数越大。放大参数的设定是在两个层面上进行的，首先是声波接收可设置通道T的放大电路T2，其次是选通声波接收传感器S的可设置放大部件G的放大部件。

03.控制单元K执行桩底J个非完整检测扇形区间的检测；

(03.1)设定i＝1，控制单元K将桩底第i个发射测点H1(i)设置为当前发射测点位置，以发射测点H1(i)为发射顶点的非完整检测扇形区间内的检测连线的数量为i+J，对应的接收测点为H2(1)、......、H2(i+J)。将声波发射传感器F的电缆线卡入深度位置编码器FMA，使得在提升声波发射传感器F的深度位置时，声波发射传感器F的电缆线会带动深度位置编码器FMA转动。

(03.2)提升声波发射传感器F的深度位置，声波发射传感器F的电缆线带动深度位置编码器FMA，控制单元K读取深度位置编码器FMA输出的声波发射传感器F的当前深度位置，选通声波接收传感器S的深度位置保持不动；可以采用人工同步提升声波发射传感器F的深度位置，也可以通过机械装置同步提升声波发射传感器F的深度位置。

(03.3)如果声波发射传感器F的位置低于当前发射测点深度，返回(03.2)步骤；

(03.4)控制单元K执行如下i+J个发射与接收子过程，每个发射与接收子过程完成后延迟0ms-20ms进入下一个步骤：

(03.4.1)第1个发射与接收子过程：控制单元K控制声波接收传感器S的选通部件C将选通声波接收传感器S的第1个检测部件S(1)选通，计算当前发射测点H1(i)与接收测点H2(1)构成的检测连线H1(i)--H2(1)的倾斜程度，控制单元K根据(02.2)步骤设定的状态参数设定声波接收可设置通道T的状态参数和声波接收传感器S的可设置放大部件G的放大参数，控制单元K控制发射机激励声波发射传感器F发射声波，控制单元K控制声波接收可设置通道T接收声波信号；

......

(03.4.i+J)第i+J个发射与接收子过程；控制单元K控制声波接收传感器S的选通部件C将选通声波接收传感器S的第i+J个检测部件S(i+J)选通，计算当前发射测点H1(i)与接收测点H2(i+J)构成的检测连线H1(i)--H2(i+J)的倾斜程度，控制单元K根据(02.2)步骤设定的状态参数设定声波接收可设置通道T的状态参数和声波接收传感器S的可设置放大部件G的放大参数，控制单元K控制发射机激励声波发射传感器F发射声波，控制单元K控制声波接收可设置通道T接收声波信号；

(03.5)控制单元K将(03.4)步骤中接收的声波信号的数据通过总线传递给计算机系统CPU做常规处理(计算、显示、存储)；

(03.6)计算新的当前发射测点位置，新的i值＝原有的i值+1，如果新的i值不大于J，以新的发射测点H1(i)为发射顶点的非完整检测扇形区间内的检测连线的数量为i+J，对应的接收测点为H2(1)、......、H2(i+J)，返回(03.2)步骤；

04.控制单元K执行桩体中段M-2*J个检测扇形区间的检测；

(04.1)设定i＝J+1，控制单元K将第i个发射测点H1(i)设置为当前发射测点位置，以发射测点H1(i)为发射顶点的检测扇形区间内的检测连线的数量为N＝2*J+1，对应的接收测点为H2(i-J)、......、H2(i+J)。将声波发射传感器F的电缆线和选通声波接收传感器S的电缆线同时卡入深度位置编码器FMA，使得在提升声波发射传感器F和选通声波接收传感器S的深度位置时，声波发射传感器F的电缆线和选通声波接收传感器S的电缆线会带动深度位置编码器FMA转动。

(04.2)同步提升声波发射传感器F和选通声波接收传感器S的深度位置，声波发射传感器F的电缆线带动深度位置编码器FMA，控制单元K读取深度位置编码器FMA输出的声波发射传感器F的当前深度位置；可以采用人工同步提升声波发射传感器F和选通声波接收传感器S的深度位置，也可以通过机械装置同步提升声波发射传感器F和选通声波接收传感器S的深度位置。

(04.3)如果声波发射传感器F的位置低于当前发射测点深度，返回(04.2)步骤；

(04.4)控制单元K执行如下2*J+1个发射与接收子过程，每个发射与接收子过程完成后延迟0ms-20ms进入下一个步骤：

(04.4.1)第1个发射与接收子过程：控制单元K控制声波接收传感器S的选通部件C将选通声波接收传感器S的第1个检测部件S(1)选通，计算当前发射测点H1(i)与接收测点H2(i-J)构成的检测连线H1(i)--H2(i-J)的倾斜程度，控制单元K根据(02.2)步骤设定的状态参数设定声波接收可设置通道T的状态参数和声波接收传感器S的可设置放大部件G的放大参数，控制单元K控制发射机激励声波发射传感器F发射声波，控制单元K控制声波接收可设置通道T接收声波信号；

(04.4.2*J+1)第2*J+1个发射与接收子过程；控制单元K控制声波接收传感器S的选通部件C将选通声波接收传感器S的第2*J+1个检测部件S(2*J+1)选通，计算当前发射测点H1(i)与接收测点H2(i+J)构成的检测连线H1(i)--H2(i+J)的倾斜程度，控制单元K根据(02.2)步骤设定的状态参数设定声波接收可设置通道T的状态参数和声波接收传感器S的可设置放大部件G的放大参数，控制单元K控制发射机激励声波发射传感器F发射声波，控制单元K控制声波接收可设置通道T接收声波信号；

(04.5)控制单元K将(04.4)步骤中接收的声波信号的数据通过总线传递给计算机系统CPU做常规处理(计算、显示、存储)；

(04.6)计算新的当前发射测点位置，新的i值＝原有的i值+1，如果新的i值不大于M-J，以新的发射测点H1(i)为发射顶点的检测扇形区间内的检测连线的数量为2*J+1，对应的接收测点为H2(i-J)、......、H2(i+J)，返回(04.2)步骤；

05.控制单元K执行桩顶J个非完整检测扇形区间的检测；

(05.1)设定i＝M-J+1，控制单元K将桩顶第i个发射测点H1(i)设置为当前发射测点位置，以发射测点H1(i)为发射顶点的非完整检测扇形区间内的检测连线的数量为(M-i)+J+1，对应的接收测点为H2(i-J)、......、H2(M)。将声波发射传感器F的电缆线卡入深度位置编码器FMA，使得在提升声波发射传感器F的深度位置时，声波发射传感器F的电缆线会带动深度位置编码器FMA转动，将选通声波接收传感器S的电缆线从深度位置编码器FMA上取出。

(05.2)提升声波发射传感器F的深度位置，声波发射传感器F的电缆线带动深度位置编码器FMA，控制单元K读取深度位置编码器FMA输出的声波发射传感器F的当前深度位置，选通声波接收传感器S的深度位置保持不动；可以采用人工同步提升声波发射传感器F的深度位置，也可以通过机械装置同步提升声波发射传感器F的深度位置。

(05.3)如果声波发射传感器F的位置低于当前发射测点深度，返回(05.2)步骤；

(05.4)控制单元K执行如下(M-i)+J+1个发射与接收子过程，每个发射与接收子过程完成后延迟0ms-20ms进入下一个步骤：

(05.4.1)第1个发射与接收子过程：控制单元K控制声波接收传感器S的选通部件C将选通声波接收传感器S的第J+1-(M-i)个检测部件S(J+1-(M-i))选通，计算当前发射测点H1(i)与接收测点H2(i-J)构成的检测连线H1(i)--H2(i-J)的倾斜程度，控制单元K根据(02.2)步骤设定的状态参数设定声波接收可设置通道T的状态参数和声波接收传感器S的可设置放大部件G的放大参数，控制单元K控制发射机激励声波发射传感器F发射声波，控制单元K控制声波接收可设置通道T接收声波信号；

(05.4.(M-i)+J+1)第(M-i)+J+1个发射与接收子过程；控制单元K控制声波接收传感器S的选通部件C将选通声波接收传感器S的第2*J+1个检测部件S(2*J+1)选通，计算当前发射测点H1(i)与接收测点H2(M)构成的检测连线H1(i)--H2(M)的倾斜程度，控制单元K根据(02.2)步骤设定的状态参数设定声波接收可设置通道T的状态参数和声波接收传感器S的可设置放大部件G的放大参数，控制单元K控制发射机激励声波发射传感器F发射声波，控制单元K控制声波接收可设置通道T接收声波信号；

(05.5)控制单元K将(05.4)步骤中接收的声波信号的数据通过总线传递给计算机系统CPU做常规处理(计算、显示、存储)；

(05.6)计算新的当前发射测点位置，新的i值＝原有的i值+1，如果新的i值不大于M，以新的发射测点H1(i)为发射顶点的非完整检测扇形区间内的检测连线的数量为(M-i)+J+1，对应的接收测点为H2(i-J)、......、H2(M)，返回(05.2)步骤；

06.检测结束；

至此所有发射测点位置的对应每一个检测扇形区间对应的检测连线的检测工作均已完成，所有记录数据均已在(03.5)步骤、(04.5)步骤、(05.5)步骤中传递给计算机系统CPU。03步骤是进行桩底J个测点的非完整检测扇形区间的检测，在此期间仅提升声波发射传感器F，同样05步骤是进行桩顶J个测点的非完整检测扇形区间的检测，在此期间也是仅提升声波发射传感器F。03步骤、05步骤中选通声波接收传感器S是不提升的，此时可以从深度位置编码器FMA上将选通声波接收传感器S的电缆线取下。04步骤是进行桩体中段M-2*J个测点的检测扇形区间的检测，声波发射传感器F和选通声波接收传感器S需同步提升，声波发射传感器F和选通声波接收传感器S的电缆线可同时与深度位置编码器FMA接触。通常绝大多数检测工作量在04步骤，例如一根20米长的基桩，如果设定测点间距为0.1米，设定一个检测扇形区间对应11个测点(N＝2*J+1＝9，J＝4)，共有201个测点，桩体中段的测点数为M-2*J＝193，桩顶桩底的非完整检测区间分别只有4个测点。

(05.4)步骤中执行(M-i)+J+1个发射与接收子过程，应该注意到这是在对桩顶的J个测点进行检测，i的取值在(M-J+1)--M之间，(M-i)的数值在(J-1)--0之间，(M-i)+J+1的数值在2*J--J+1之间。事实上由于任意个发射测点H1(i)均有深度与之相同的接收测点H2(i)相对应，每个检测扇形区间必然包含一条水平检测连线。如果发射测点H1(i)处于桩底J个发射测点，其对应的非完整检测扇形区间内至少会有一条水平检测连线和水平检测连线上侧的J根倾斜检测连线。类似的，如果发射测点H1(i)处于桩顶J个发射测点，其对应的非完整检测扇形区间内至少会有一条水平检测连线和水平检测连线下侧的J根倾斜检测连线。因此非完整检测扇形区间的检测连线的数量必然在J+1--2*J之间(检测扇形区间的检测连线的数量如果达到2*J+1就不再成为非完整检测扇形区间了)。

在进行桩底的J个非完整检测扇形区间进行检测时，选通声波接收传感器S处于桩底部是不动的，选通声波接收传感器S的第1个检测部件S(1)处于接收测点H2(1)，选通声波接收传感器S的第j个(1＜j＜N)检测部件S(j)处于接收测点H2(j)，选通声波接收传感器S的第N个检测部件S(N)处于接收测点H2(N)。桩底的J个非完整检测扇形区间之所以是非完整检测扇形区间是因为水平检测连线的下侧的接收测点数少于J个，对于第i个(1≤i≤J)发射测点H1(i)对应的非完整检测扇形区间，其水平检测连线下侧的接收测点只有i-1个，因此该非完整检测扇形区间由水平检测连线上侧的J个接收测点、水平检测连线本身对应的1个测点、水平检测连线下侧的i-1个接收测点，共计J+i个接收测点，并且这J+i个接收测点是H2(1)、......、H2(i)、......、H2(J+i)，对应着选通声波接收传感器S的前J+i个检测部件S(1)、......、S(i)、......、S(J+i)，其中S(i)对应着水平检测连线。

在进行桩顶的J个非完整检测扇形区间进行检测时，选通声波接收传感器S处于声波接收声测管2内的桩顶部，是不移动的，见图3.b，选通声波接收传感器S的第1个检测部件S(1)处于接收测点H2(M-2*J)(由于N＝2*J+1，也就是H2(M-N+1))，选通声波接收传感器S的第j个(1＜j＜2*J+1)检测部件S(j)处于接收测点H2(M-2*J+j-1)(由于N＝2*J+1，也就是H2(M-N+j))，选通声波接收传感器S的第2*J+1个检测部件S(2*J+1)处于接收测点H2(M)。桩顶的J个非完整检测扇形区间之所以是非完整检测扇形区间是因为水平检测连线的上侧的接收测点数少于J个，见图3.a，声波发射传感器F在第i个(M-J+1≤i≤M)发射测点H1(i)发射声波时，对应的非完整检测扇形区间内水平检测连线上侧的接收测点只有M-i个，因此该非完整检测扇形区间由水平检测连线上侧的M-i个接收测点、水平检测连线本身对应的1个测点、水平检测连线下侧的J个接收测点构成，共计(M-i)+J+1个测点。这(M-i)+J+1个接收测点是从H2(i-J)、......、H2(i)、......、H2(M)，对应着选通声波接收传感器S的后(M-i)+J+1个检测部件S(J+1-(M-i))、......、S(2*J+1-M+i)、......、S(M)，其中选通声波接收传感器S的检测部件S(2*J+1-M+i)(由于N＝2*J+1，也就是S(N-(M-i)))对应着水平检测连线H1(i)--H2(i)。

03步骤、04步骤、05步骤的关键点分别是(03.4)步骤、(04.4)步骤、(05.4)步骤，(03.4)步骤执行i+J个发射与接收子过程，(04.4)步骤执行2*J+1个发射与接收子过程，(05.4)步骤执行(M-i)+J+1个发射与接收子过程。03步骤、04步骤、05步骤中的(03.5)步骤、(04.5)步骤、(05.5)步骤是将接收并A/D转换后的声波信号数据传递给计算机系统CPU，由于计算机系统CPU的运行是独立的，(03.5)步骤、(04.5)步骤、(05.5)步骤在执行时可以是与(03.4)步骤、(04.4)步骤、(05.4)步骤等多个发射与接收子过程并行进行。

(03.4)步骤、(04.4)步骤、(05.4)步骤中(04.4)步骤执行的发射与接收子过程的数量最多，为2*J+1个发射与接收子过程，假定J＝4(即N＝2*J+1＝9，一个发射测点对应9个接收测点)，如果每个发射与接收子过程完成后延迟4ms进入下一个步骤，总的延迟时间为36ms，完成一个检测扇形区间的检测(即执行04步骤)大约需时40ms，若以每秒0.25米的速度提升声波发射传感器F和选通声波接收传感器S(相当于100秒完成25米长的基桩剖面的检测)，在执行04步骤(或03步骤、05步骤)的过程中，两个传感器的位置变化不大于0.01米。进行基桩检测时，测点间距通常可设定在0.1米，检测剖面的跨距与基桩的直径相关，由于混凝土波速的离散性较大，通常可达5％，甚至更高，两个传感器0.01米的位置误差是可以接受的，为了更高的位置精度可以降低提升声波传感器的速度。

一种基桩声波透射法检测控制方法的装置，该装置由声波仪I、一个深度位置编码器FMA、一个声波发射传感器F、一个选通声波接收传感器S组成；深度位置编码器FMA与声波仪I连接用于向声波仪I输出声波发射传感器F的深度位置，声波发射传感器F的电缆线L1与声波仪I的连接用于发射声波，选通声波接收传感器S与声波仪I的连接用于控制选通声波接收传感器S、接收选通声波接收传感器S接收到的声波信号，声波发射传感器F的电缆线L1与深度位置编码器FMA滚动接触，在拉动声波发射传感器F的电缆线L1提升声波发射传感器F的深度位置时，声波发射传感器F的电缆线L1带动深度位置编码器FMA转动使得深度位置编码器FMA向声波仪I输出声波发射传感器F的深度位置，原理图见图1；

其中声波仪I由一个计算机系统CPU、一个控制单元K、一个声波发射机A、一个声波接收可设置通道T组成，声波接收可设置通道T由滤波电路T1、放大电路T2、A/D转换电路T3组成；

选通声波接收传感器S由一个选通部件C、一个可设置放大部件G、N个检测部件S(1)、......、S(N)、控制线L21和信号线L22线组成，原理图见图2。

计算机系统CPU通过总线与控制单元K连接，计算机系统CPU通过总线与声波接收可设置通道T的A/D转换电路T3连接；计算机系统CPU通过总线向控制单元K发送控制指令、接收声波接收可设置通道T接收转换的声波数字信号。

控制单元K通过总线与计算机系统CPU连接，控制单元K通过端口与声波发射机A连接，控制单元K通过端口与深度位置编码器FMA连接，控制单元K通过端口与声波接收可设置通道T连接；控制单元K通过端口与选通声波接收传感器S连接；控制单元K通过总线与计算机系统CPU连接，接收计算机系统CPU的控制指令、回传接收到的声波数字信号。控制单元K通过端口与声波发射机A连接，控制声波发射机A的充电和发射。控制单元K通过端口与深度位置编码器FMA连接，接收深度位置编码器FMA的编码值、计算当前发射传感器的位置，如此位置到达发射测点，控制声波发射机A的激励声波发射传感器发射声波。控制单元K控制单元K通过端口与声波接收可设置通道T连接。控制单元K通过端口与选通声波接收传感器S的控制线L21连接。

深度位置编码器FMA通过端口与控制单元K连接，深度位置编码器FMA与声波发射传感器F的电缆线滚动接触，在提升声波发射传感器F时，声波发射传感器F的电缆线L1可带动深度位置编码器FMA滚动，深度位置编码器FMA向控制单元K输出表示声波发射传感器的深度位置的编码值；

声波发射机A通过端口与控制单元K连接，声波发射机A与声波发射传感器F连接；

声波发射传感器F的电缆线L1与声波发射机A连接；

声波接收可设置通道T由一个滤波电路T1、一个放大电路T2、一个A/D转换电路T3组成；声波接收可设置通道T的滤波电路T1的输入端与选通声波接收传感器S的信号线L22连接，声波接收可设置通道T的滤波电路T1的输出端与声波接收可设置通道T的放大电路T2的输入端连接，声波接收可设置通道T的放大电路T2的输出端与声波接收可设置通道T的A/D转换电路T3的输入端连接，声波接收可设置通道T的A/D转换电路T3与计算机系统CPU通过总线连接；声波接收可设置通道T的滤波电路T1通过端口与控制单元K连接，声波接收可设置通道T的放大电路T2通过端口与控制单元K连接，声波接收可设置通道T的A/D转换电路T3通过端口与控制单元K连接；控制单元K可以通过端口设置声波接收可设置通道T的滤波电路T1的带通滤波参数、可设置通道T的放大电路T2的放大参数、可设置通道T的A/D转换电路T3的A/D转换参数，计算机系统CPU通过总线接收声波接收可设置通道T的A/D转换电路T3转换的声波数字信号。

选通声波接收传感器S由一个选通部件C、一个可设置放大部件G、N个检测部件S(1)、......、S(N)、控制线L21、信号线L22组成，原理图见图2；选通声波接收传感器S的N个检测部件S(1)、......、S(N)自下而上排布，它们之间的间距与接收测点的间距相同；选通声波接收传感器S的选通部件C通过选通声波接收传感器S的控制线L21与控制单元K的端口连接，选通声波接收传感器S的选通部件C与选通声波接收传感器S的N个检测部件S(1)、......、S(N)连接；选通声波接收传感器S的可设置放大部件G通过选通声波接收传感器S的控制线L21与控制单元K的端口连接，选通声波接收传感器S的可设置放大部件G与选通声波接收传感器S的N个检测部件S(1)、......、S(N)之中的某一个检测部件S(i)(1≤i≤N)连接；选通声波接收传感器S的可设置放大部件G通过选通声波接收传感器S的信号线L22与声波接收可设置通道T的滤波电路T1的输入端连接；

选通声波接收传感器S的选通部件C根据控制单元K的控制信号将选通声波接收传感器S的N个检测部件S(1)、......、S(N)之中的某一个检测部件S(i)(1≤i≤N)选通，使其与选通声波接收传感器S的可设置放大部件G连通，其他的选通声波接收传感器S的检测部件均处于不连通状态。选通声波接收传感器S的可设置放大部件G根据控制单元K的控制信号设定放大参数，在接收声波信号时，选通声波接收传感器S的可设置放大部件G将被选通的选通声波接收传感器S的N个检测部件S(1)、......、S(N)之中的某一个检测部件S(i)(1≤i≤N)接收到的声波信号放大后通过选通声波接收传感器S的信号线L22输出到声波接收可设置通道T的滤波电路T1的输入端。选通声波接收传感器S的控制线L21与控制单元K连接，接收控制单元K的控制信号，完成选通控制和放大参数设置，选通声波接收传感器S的信号线L22与声波接收可设置通道T的滤波电路T1的输入端连接，用于将被选通的选通声波接收传感器S的N个检测部件S(1)、......、S(N)之中的某一个检测部件S(i)(1≤i≤N)接收到的声波信号放大后输出到声波接收可设置通道T的滤波电路T1的输入端。

在选通声波接收传感器S内将检测得到的声波信号放大后再通过电缆线将其传输到声波仪的有益之处是可以避免电缆线的衰减、增大声波传感器的接收灵敏度。通常影响检测效果的因素有两个：①.检测过程中发射传感器与接收传感器之间的距离，此距离与基桩的直径有关，直径较大的基桩其中埋设的声测管之间的距离也较大，发射测点与接收测点之间的距离也较大，这意味着声波的传播距离大，声波的传播过程中衰减也大，接收到的信号的会降低。②.声波接收传感器与声波仪连接的电缆线的长度，此电缆线的长度于基桩的长度相当，检测较长的基桩就必须使用较长的电缆线，过长的电缆线将导致电缆线分布电阻、电容增加，使得输出的信号衰减。因素①影响真实的声压值，过大的距离导致真实信号很小，因素②影响声波接收传感器的灵敏度，过长的电缆线导致灵敏度降低，因素①、因素②(代表大直径超长基桩的检测特点)两者导致的小信号、低灵敏度必然降低声波仪采集到的信号质量。克服因素①、因素②的不利影响的有效方法就是将检测得到的声波信号放大后传输到声波仪。

选通声波接收传感器S的放大部件G的放大参数可设置的必要性在于：声波发射传感器发射的声波有一定的指向性，发射的声波在水平方向最强，随着偏离水平方向，声波强度会迅速下降，同一个检测扇形区间中的不同的检测连线水平程度不同，特别是重要的是越是水平的检测连线其连线越短，越是倾斜的检测连线其连线越长，对于倾斜的检测连线，该方向的声波强度原本就较小，较长的连线意味着较长的传播距离、较大的衰减，在上述两种因素的联合作用下，越是倾斜的检测连线接收到的声波信号越小，因此对于不同倾斜程度的检测连线应设置不同的放大参数。

本发明的有益效果是：

①.现场的检测效率大幅提高：现场操作人员只需将发射传感器和接收传感器分别放入构成检测剖面的两根声测管的管底，依照本发明的基桩声波透射法检测控制方法将传感器提升至声测管的管顶，既可完成基于层析成像(CT)技术进行声波透射法检测基桩完整性的现场检测工作，其现场检测易操作性和工作量与进行平行声波透射法相当。假定一个检测扇形区间对应11个接收测点(N＝11，J＝5)，测点间距0.1米，对于50米长的基桩，有501个测点，10个非完整检测扇形区间，491个完整检测扇形区间，按照传统的方法进行基于层析成像技术的声波透射法检测，需人工进行手动的近500个反复上提、下移声波传感器的过程，并且每个反复上提、下移声波传感器的过程中发射声波传感器和接收声波传感器并不同步移动，进行一个扇形检测区间的11个测点的检测，即便假定按每秒0.5米的提升速度也要将近2秒，而后发射声波传感器上移1个测点间距、接收声波传感器下移9个测点间距为下一个扇形检测区间的检测做准备需时至少数秒，不妨假定3秒，平均一个扇形检测区间的检测需时在5秒左右，整个检测剖面的约500个检测扇形区间的检测需时在2500秒左右，这期间的复杂操作还需要操作人员的精准，不得出错。如此数百次的复杂繁琐的操作和高强度的注意力要求是层析成像技术在基桩检测领域不能广泛应用的主要原因，在工程实践中往往在确有必要时，也只是对局部的某一段(1至2米)的范围内进行层析成像技术的声波透射法检测。按照本发明进行同样的现场检测工作，按每秒0.25米的提升速度，在剖面的底部的5个非完整检测扇形区间只提升发射传感器，需时2秒，为了进行剖面中段491个完整检测扇形区间的检测，将接收声波传感器的电缆线卡入编码器FMA，假定需时5秒，而后同步提升发射和接收声波传感器进行剖面中段491个完整检测扇形区间的检测，约需时196秒，在剖面的顶部的5个非完整检测扇形区间检测又恢复为只提升发射传感器，需将接收声波传感器的电缆线从编码器FMA上取下，假定需时5秒，进行剖面的顶部的5个非完整检测扇形区间的检测的提升过程需时2秒，总计需时210秒，整个检测过程操作人员除分别将接收声波传感器的电缆线卡入编码器FMA和将接收声波传感器的电缆线从编码器FMA上取出外，只需简单的提升卡入编码器FMA的电缆线。相比于传统的进行层析成像声波透射法检测工作时间，本发明的时间效率提高约10倍，事实上由于本发明的操作方式大为简化，对操作人员并无精准操作的要求，劳动强度大为降低，实际的现场检测工作效率的提高在数十倍以上。

②.检测设备的适应性大幅提高：检测过程中对于检测扇形区间对应的接收测点的数量的要求会根据检测剖面的跨度(发射声测管和接收声测管的间距)，检测剖面的跨度越大，要求的检测扇形区间的检测连线的数量越多，假定一个检测扇形区间中最向上倾斜和最向下倾斜的两条检测连线的角度不变，测点的间距也不变，检测剖面的跨度增加一倍，一个检测扇形区间内的检测连线也应增加一倍。事实上如果精度要求越高，要求的测点间距会越小，在检测扇形区间深度不变的情况下检测扇形区间对应的接收测点的数量必须增加，但是工程实践中，通常测点间距相对不变，例如取测点间距0.05或0.1米，其原因在于，考虑到混凝土的离散性较大，低于0.05米的检测精度是不必要的，因此实际检测时，只是根据需要改变一个检测扇形区对应的测点数量，通常一个检测扇形区对应的测点数量可以限定在5到15之间。如果采用多通道的声波仪，每个通道对应检测扇形区间的多个接收测点中的一个接收测点，除非声波仪的数量足够多(例如16通道)，很难满足检测要求。本发明的技术方案，无论检测扇形区间对应的接收测点的数量是多少，声波检测控制装置的通道只需一个发射通道一个接收通道既可完成现场检测工作，只需选用具有多个可选通检测单元的传感器。实践中可以配备具有足够多个可选通检测单元的选通声波接收传感器S，每次根据实际需要只选通其中需要的检测单元既可。如果确需加密测点间距，可采用配备不同的选通声波接收传感器S的方法解决，每个选通声波接收传感器S中的检测单元的间距不一样。例如配备两个选通声波接收传感器S，其中一个检测单元的间距制作成0.1米，另一个检测单元的间距制作成0.05米。采用本发明带来的另一个有益之处是，由于检测设备结构简单，传感器的连接方式简单，检测设备的故障率也将大幅下降。

③.检测设备的成本大幅减低：本发明的技术方案，无论检测扇形区间对应的接收测点的数量是多少，声波检测控制装置的通道只需一个发射通道一个接收通道既可完成现场检测工作，声波检测控制装置的成本大大幅减低。同时具有N个可选通检测单元的传感器的成本也远低于N个传统声波接收传感器的成本，实际上仅仅是节省多根电缆线即可节省大量成本。

随着大直径基桩在(高层建筑，大型桥梁)工程中的使用日益普遍，本发明将会极大的推动基于层析成像(CT)技术的声波透射法检测基桩完整性技术的应用，提高基桩完整性检测的精确性和可靠性。

附图说明

图1基桩声波透射法检测控制装置原理图。I声波仪，声波仪I由CPU计算机系统、K控制单元、A声波发射机、T声波接收可设置通道组成，其中T声波接收可设置通道由滤波电路T1、放大电路T2、A/D转换电路T3组成。FMA深度位置编码器，F声波发射传感器，S选通声波接收传感器，L1声波发射传感器F的电缆线，L21选通声波接收传感器S的电缆线中的控制线，L22选通声波接收传感器S的电缆线中的信号线L22。

图2选通声波接收传感器S原理图。选通声波接收传感器S由一个选通部件C、一个可设置放大部件G、N个检测部件S(1)、......、S(N)、控制线L21和信号线L22组成。

图3.a对桩顶的J个非完整检测扇形区间进行检测时，声波发射传感器F在发射测点H1(i)(M-J+1≤i≤M)发射声波时，对应的非完整检测扇形区间包含的接收测点和接收测点位置上的选通接收传感器S的检测部件序号示意图。1为发射声测管。

图3.b对桩顶的J个非完整检测扇形区间进行检测时，选通接收传感器S在桩顶部是不动的，选通接收传感器S的检测部件S(1)、......、S(N)与接收测点位置的对应关系示意图。2为接收声测管

图4.a设定一个发射测点对应9个(N＝2*J+1＝9，J＝4)接收测点，即每个检测扇形区间对应9个接收测点，声波发射传感器F在第i个发射测点H1(i)发射声波时，对应的检测扇形区间和选通声波接收传感器S的9个检测部件S(1)，......，S(9)的位置示意图。第i个(J+1≤i≤M-J)发射测点对应的检测扇形区间包含2*J+1个接收测点H2(i-J)、......、H2(i+J)。1为发射声测管，2接收声测管。

图4.b设定一个发射测点对应9个(N＝2*J+1＝9，J＝4)接收测点，即每个检测扇形区间对应9个接收测点，声波发射传感器F在声测管顶部的倒数第3个发射测点H1(M-2)发射声波时，对应的非完整检测扇形区间和选通声波接收传感器S的9个检测部件S(1)，......，S(9)的位置示意图。声测管顶部的最后4个(也就是最后J个)发射测点H1(M-3)、H1(M-2)、H1(M-1)、H1(M)对应的检测扇形区间均为非完整检测扇形区间示意图。如果设定一个发射测点对应N个(N＝2*J+1)接收测点，即每个检测扇形区间对应N个接收测点，声测管顶部的最后J个发射测点H1(M-J+1)、......、H1(M)对应的检测扇形区间均为非完整检测扇形区间，其中第i个(M-J+1≤i≤M)发射测点对应的非完整检测扇形区间包含(M-i)+J+1个接收测点H2(i-J)、......、H2(M)，第M-J个发射测点H1(M-J)对应的检测扇形区间为完整检测扇形区间，包含2*J+1个接收测点H2(M-2*J)、......、H2(M)。1为发射声测管，2接收声测管。

图5设定一个发射测点对应9个(N＝2*J+1＝9，J＝4)接收测点，即每个检测扇形区间对应9个接收测点，声波发射传感器F在声测管底部的第1个(也就是前K个)发射测点H1(1)发射声波时，对应的非完整检测扇形区间和选通声波接收传感器S的9个检测部件S(1)，......，S(9)的位置示意图。声测管底部的前4个(也就是前J个)发射测点H1(1)、H1(2)、H1(3)、H1(4)对应的检测扇形区间均为非完整检测扇形区间。如果设定一个发射测点对应N个(N＝2*J+1)接收测点，即每个检测扇形区间对应N个接收测点，声测管底部的前J个发射测点H1(1)、......、H1(J)对应的检测扇形区间均为非完整检测扇形区间，其中第i个(i≤J)发射测点对应的非完整检测扇形区间包含i+J个接收测点H2(1)、......、H2(i+J)，第J+1个发射测点H1(J+1)对应的检测扇形区间为完整检测扇形区间，包含2*J+1个接收测点H2(1)、......、H2(2*J+1)。1为发射声测管，2接收声测管。

图6为本发明实施例2及实施例3中的基桩声波透射法检测控制装置100的选通声波接收传感器S的选通部件C的实施电路原理图。其中，U6-模拟多路选择器(MAX336)；D1、D2-二极管(4.7V)；CH1～CH16-声波传感器输入端口；L21-选通声波接收传感器S的控制线。

图7为本发明实施2及实施例3中的可设置通道T的滤波电路T1的电路原理图。其中，U2A，U2B-运算放大器(AD8066AR-REEL7，双运放)；U7、U8-模拟多路选择器(MAX309，双4通道)；D2，D4-二极管(2V)；C3-电容(0.01uF)；C4-电容(2.2uF)；C6-电容(0.01uF)；C7-电容(2.2uF)；R702、R710-电阻(22MΩ)；R704、R712-电阻(560KΩ)；R706、R714、R720、R728-电阻(10KΩ)；R708、R716、R722、R730-电阻(2K Ω)；电阻R718、R726-电阻(51KΩ)；R724、R732-电阻(68Ω)。

图8为本发明实施例2中的可设置通道T的放大电路T2的电路原理图。其中，U1-可编程增益放大器(AD526)；U3、U4-可编程增益放大器(PGA103)；R11、R12、R8、R10、R3、R2-电阻(100Ω)；R9-电阻(100KΩ)；C8、C9、C1、C2、C10、C11-电容(22uF)；C5-电容(0.47uF)。

图9为本发明实施2及实施例3中的可设置通道T的A/D转换电路T3的电路原理图。其中，U5-A/D转换芯片(ADS802)；L22-选通声波接收传感器S的信号线；CLK-IN-时钟信号；C12、C16-电容(22uF)；C13、C14、C15-电容(0.1uF)。

图10为本发明实施例3中的可设置通道T的放大电路T2的电路原理图。其中：U200、U201-可编程增益放大器(PGA204)；L3-控制单元K的控制线，R204、R203-电阻(10kΩ)；C205、C200、200、C203-电容(22uF)；C201、201、C202-电容(0.1uF)；C204-电容(0.47uF)。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细的说明，以使本发明的特性和优点更为明显。虽然本发明将结合实施例进行阐述，但应理解这并非意指将本发明限定于这些实施例。相反，本发明意在涵盖由后附权利要求项所界定的本发明精神和范围内所定义的各种可选项，可修改项和等同项。

此外，在以下对本发明的详细描述中，为了提供一个针对本发明的完全的理解，阐明了大量的具体细节。然而，本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外的一些实例中，对于大家熟知的方案、流程、配件和装置未作详细描述，以便于凸显本发明之主旨。

实施例1：

对一个40米长的基桩的一个检测剖面，检测剖面跨距1.5米，测点间距0.1米，一个发射测点对应9个(N＝2*J+1＝9，J＝4)接收测点，即每个检测扇形区间对应9个接收测点。使用具有9个检测部件S(1)、......、S(9)，且检测部件的间距为0.1米的选通声波接收传感器S，(也可使用具有更多个检测部件的选通声波接收传感器S，只是在检测中只使用其中的前9个检测部件S(1)、......、S(9))，选通声波接收传感器S的9个检测部件S(1)、......、S(9)自下而上排布。发射声测管内以0.1米的间距布置发射测点，共计有M＝401个发射测点，其中H1(1)＝40.0米，......，H1(401)＝0.0米。同样接收声测管内以0.1米的间距布置接收测点，共计有M＝401个接收测点，其中H2(1)＝40.0米，......，H2(401)＝0.0米。

一种基桩声波透射法检测控制的方法，其步骤如下：

01.将声波发射传感器F放置在发射声测管管底，将选通声波接收传感器S放置在接收声测管管底，声波发射传感器F和选通声波接收传感器S的第1个检测部件S(1)的深度位置相同；

声波发射传感器F放置发射声测管管底，其当前位置为H1(1)＝40.0米。选通声波接收传感器S放置在接收声测管管底，由于选通声波接收传感器S的9个检测部件S(1)、......、S(9)自下而上排布，它们之间的间距与接收测点的间距相同，选通声波接收传感器S的N个检测部件S(1)、......、S(9)的位置分别为H2(1)、......、H2(9)，其中S(1)在H2(1)的位置(40.0米处)，S(9)在H2(9)的位置(39.2米处)。

02.操作人员通过计算机系统CPU设置控制单元K：

(02.1).设置基桩桩长40.0米，设置检测剖面跨距1.5米，设置测点间距0.1米，根据基桩桩长计算测点数量M＝401，设置401个发射测点位置和401个接收测点位置，设置一个检测扇形区间包含的检测连线的数量N＝9；

(02.2).对检测扇形区间内的9条检测连线对应的9个接收测点分别根据检测连线的倾斜程度设定状态参数：设定声波接收可设置通道T的滤波电路T1的滤波参数，高通滤波截止频率20KHz，低通滤波截止频率60KHz；设定声波接收可设置通道T的放大电路T2的放大参数，放大倍数设置为20；设定声波接收可设置通道T的A/D转换电路T3的采样参数，采样时间间隔1.0us，采样延时100.0us，采样数据点数1024；设定选通声波接收传感器S的可设置放大部件G的放大参数，假定发射声波传感器在发射测点H1(i)发射声波，对应的接收测点为H2(j)(i-4≤j≤i+4)，对于水平检测连线(j＝i)和倾斜度最小的检测连线(j＝i±1)可设置放大部件G的放大倍数设置为10，对于倾斜度最大的检测连线(j＝i±4)可设置放大部件G的放大倍数设置为40，对于其他检测连线(j＝i±2、j＝i±3)可设置放大部件G的放大倍数设置为20；

03.控制单元K执行桩底4个非完整检测扇形区间的检测；

(03.1)设定i＝1，控制单元K将桩底第1个发射测点H1(1)＝40.0米设置为当前发射测点位置，以发射测点H1(1)＝40.0米为发射顶点的非完整检测扇形区间内的检测连线的数量为5，对应的接收测点为H2(1)、......、H2(5)，图4.a为i＝1时的测点示意图。将声波发射传感器F的电缆线卡入深度位置编码器FMA，使得在提升声波发射传感器F的深度位置时，声波发射传感器F的电缆线会带动深度位置编码器FMA转动。

(03.2)提升声波发射传感器F的深度位置，声波发射传感器F的电缆线带动深度位置编码器FMA，控制单元K读取深度位置编码器FMA输出的声波发射传感器F的当前深度位置，选通声波接收传感器S的深度位置保持不动；可以采用人工同步提升声波发射传感器F的深度位置，也可以通过机械装置同步提升声波发射传感器F的深度位置。

(03.3)如果声波发射传感器F的位置低于当前发射测点深度，返回(03.2)步骤；

(03.4)控制单元K执行如下i+4个发射与接收子过程，每个发射与接收子过程完成后延迟4ms进入下一个步骤：

(03.4.1)第1个发射与接收子过程：控制单元K控制声波接收传感器S的选通部件C将选通声波接收传感器S的第1个检测部件S(1)选通，计算当前发射测点H1(i)与接收测点H2(1)构成的检测连线H1(i)--H2(1)的倾斜程度，控制单元K根据(02.2)步骤设定的状态参数设定声波接收可设置通道T的状态参数和声波接收传感器S的可设置放大部件G的放大参数，控制单元K控制发射机激励声波发射传感器F发射声波，控制单元K控制声波接收可设置通道T接收声波信号；

......

(03.4.i+4)第i+4个发射与接收子过程；控制单元K控制声波接收传感器S的选通部件C将选通声波接收传感器S的第i+4个检测部件S(i+4)选通，计算当前发射测点H1(i)与接收测点H2(i+4)构成的检测连线H1(i)--H2(i+4)的倾斜程度，控制单元K根据(02.2)步骤设定的状态参数设定声波接收可设置通道T的状态参数和声波接收传感器S的可设置放大部件G的放大参数，控制单元K控制发射机激励声波发射传感器F发射声波，控制单元K控制声波接收可设置通道T接收声波信号；

(03.5)控制单元K将(03.4)步骤中接收的声波信号的数据通过总线传递给计算机系统CPU做常规处理(计算、显示、存储)；

(03.6)计算新的当前发射测点位置，新的i值＝原有的i值+1，如果新的i值不大于4，以新的发射测点H1(i)为发射顶点的非完整检测扇形区间内的检测连线的数量为i+4，对应的接收测点为H2(1)、......、H2(i+4)，返回(03.2)步骤；

04.控制单元K执行桩体中段M-2*J＝401-8＝393个检测扇形区间的检测；

(04.1)设定i＝J+1＝5，控制单元K将第i个发射测点H1(i)设置为当前发射测点位置，以发射测点H1(i)为发射顶点的检测扇形区间内的检测连线的数量为N＝2*J+1＝9，对应的接收测点为H2(i-4)、......、H2(i+4)。将声波发射传感器F的电缆线和选通声波接收传感器S的电缆线同时卡入深度位置编码器FMA，使得在提升声波发射传感器F和选通声波接收传感器S的深度位置时，声波发射传感器F的电缆线和选通声波接收传感器S的电缆线会带动深度位置编码器FMA转动。

(04.2)同步提升声波发射传感器F和选通声波接收传感器S的深度位置，声波发射传感器F的电缆线带动深度位置编码器FMA，控制单元K读取深度位置编码器FMA输出的声波发射传感器F的当前深度位置；可以采用人工同步提升声波发射传感器F和选通声波接收传感器S的深度位置，也可以通过机械装置同步提升声波发射传感器F和选通声波接收传感器S的深度位置。

(04.3)如果声波发射传感器F的位置低于当前发射测点深度，返回(04.2)步骤；

(04.4)控制单元K执行如下2*J+1＝9个发射与接收子过程，每个发射与接收子过程完成后延迟4ms进入下一个步骤：

(04.4.1)第1个发射与接收子过程：控制单元K控制声波接收传感器S的选通部件C将选通声波接收传感器S的第1个检测部件S(1)选通，计算当前发射测点H1(i)与接收测点H2(i-4)构成的检测连线H1(i)--H2(i-4)的倾斜程度，控制单元K根据(02.2)步骤设定的状态参数设定声波接收可设置通道T的状态参数和声波接收传感器S的可设置放大部件G的放大参数，控制单元K控制发射机激励声波发射传感器F发射声波，控制单元K控制声波接收可设置通道T接收声波信号；

......

(04.4.9)第9个发射与接收子过程；控制单元K控制声波接收传感器S的选通部件C将选通声波接收传感器S的第9个检测部件S(9)选通，计算当前发射测点H1(i)与接收测点H2(i+4)构成的检测连线H1(i)--H2(i+4)的倾斜程度，控制单元K根据(02.2)步骤设定的状态参数设定声波接收可设置通道T的状态参数和声波接收传感器S的可设置放大部件G的放大参数，控制单元K控制发射机激励声波发射传感器F发射声波，控制单元K控制声波接收可设置通道T接收声波信号；

(04.5)控制单元K将(04.4)步骤中接收的声波信号的数据通过总线传递给计算机系统CPU做常规处理(计算、显示、存储)；

(04.6)计算新的当前发射测点位置，新的i值＝原有的i值+1，如果新的i值不大于M-4，以新的发射测点H1(i)为发射顶点的检测扇形区间内的检测连线的数量为9，对应的接收测点为H2(i-4)、......、H2(i+4)，返回(04.2)步骤；图5为测点示意图。

05.控制单元K执行桩顶4个非完整检测扇形区间的检测；

(05.1)设定i＝M-4+1＝398，控制单元K将桩顶第i个发射测点H1(i)设置为当前发射测点位置，以发射测点H1(i)为发射顶点的非完整检测扇形区间内的检测连线的数量为(401-i)+4+1，对应的接收测点为H2(i-4)、......、H2(401)。将声波发射传感器F的电缆线卡入深度位置编码器FMA，使得在提升声波发射传感器F的深度位置时，声波发射传感器F的电缆线会带动深度位置编码器FMA转动，将选通声波接收传感器S的电缆线从深度位置编码器FMA上取出。

(05.2)提升声波发射传感器F的深度位置，声波发射传感器F的电缆线带动深度位置编码器FMA，控制单元K读取深度位置编码器FMA输出的声波发射传感器F的当前深度位置，选通声波接收传感器S的深度位置保持不动；可以采用人工同步提升声波发射传感器F的深度位置，也可以通过机械装置同步提升声波发射传感器F的深度位置。

(05.3)如果声波发射传感器F的位置低于当前发射测点深度，返回(05.2)步骤；

(05.4)控制单元K执行如下(M-i)+J+1＝406-i个发射与接收子过程，每个发射与接收子过程完成后延迟4ms进入下一个步骤：

(05.4.1)第1个发射与接收子过程：控制单元K控制声波接收传感器S的选通部件C将选通声波接收传感器S的第i-396个检测部件S(i-396)选通，计算当前发射测点H1(i)与接收测点H2(i-4)构成的检测连线H1(i)--H2(i-4)的倾斜程度，控制单元K根据(02.2)步骤设定的状态参数设定声波接收可设置通道T的状态参数和声波接收传感器S的可设置放大部件G的放大参数，控制单元K控制发射机激励声波发射传感器F发射声波，控制单元K控制声波接收可设置通道T接收声波信号；

......

(05.4.(406-i))第406-i个发射与接收子过程；控制单元K控制声波接收传感器S的选通部件C将选通声波接收传感器S的第9个检测部件S(9)选通，计算当前发射测点H1(i)与接收测点H2(M)构成的检测连线H1(i)--H2(M)的倾斜程度，控制单元K根据(02.2)步骤设定的状态参数设定声波接收可设置通道T的状态参数和声波接收传感器S的可设置放大部件G的放大参数，控制单元K控制发射机激励声波发射传感器F发射声波，控制单元K控制声波接收可设置通道T接收声波信号；

(05.5)控制单元K将(05.4)步骤中接收的声波信号的数据通过总线传递给计算机系统CPU做常规处理(计算、显示、存储)；

(05.6)计算新的当前发射测点位置，新的i值＝原有的i值+1，如果新的i值不大于401，以新的发射测点H1(i)为发射顶点的非完整检测扇形区间内的检测连线的数量为406-i，对应的接收测点为H2(i-4)、......、H2(M)，返回(05.2)步骤；图4.b为i＝M-2＝399时的测点示意图。

06.检测结束；

至此所有发射测点位置的对应每一个检测扇形区间对应的检测连线的检测工作均已完成，现场检测工作结束。

实施例2：

请参阅图1，其中显示根据本发明的一个实施例的基桩声波透射法检测控制装置100的结构框图。如图1所示，声波换能基桩声波透射法检测控制装置100由声波仪I、深度位置编码器FMA、声波发射传感器F、选通声波接收传感器S组成，深度位置编码器FMA、声波发射传感器F、选通声波接收传感器S均通过相应接口与声波仪I相连。声波仪I进一步由计算机系统CPU、控制单元K、声波发射机A、声波接收可设置通道T组成，其中控制单元K、声波接收可设置通道T通过总线与计算机系统CPU相连，声波发射机A通过端口与控制单元K连接。声波接收可设置通道T进一步由滤波电路T1、放大电路T2、A/D转换电路T3依次连接组成，其中滤波电路T1通过选通声波接收传感器S的信号线L22与选通声波接收传感器S相连。

回到图1，计算机系统CPU通过总线向控制单元K发送控制指令，控制单元K接收计算机系统CPU的控制指令，计算机系统CPU通过总线接收声波接收可设置通道T接收转换的声波数字信号。控制单元K通过端口与深度位置编码器FMA、声波发射机A、声波接收可设置通道T以及选通声波接收传感器S连接，用于接收深度位置编码器FMA的编码值、计算当前发射传感器的位置，例如此位置到达发射测点，同时控制声波发射机A，激励与控制声波发射机A相连的声波发射传感器F发射声波和充电，并且控制选通声波接收传感器S中检测部件的选通和放大。

同时，深度位置编码器FMA与声波发射传感器F的电缆线L1滚动接触，在提升声波发射传感器F时，声波发射传感器F的电缆线L1可带动深度位置编码器FMA滚动，由此深度位置编码器FMA向控制单元K输出表示声波发射传感器的深度位置的编码值。

声波发射传感器F的电缆线L1与声波发射机A连接，用于激励声波发射传感器F发射声波。

声波接收可设置通道T由滤波电路T1、放大电路T2、A/D转换电路T3依次串联组成。滤波电路T1的输入端与选通声波接收传感器S的信号线L22连接，输出端与放大电路T2的输入端连接，放大电路T2的输出端与A/D转换电路T3的输入端连接，A/D转换电路T3的输出端与计算机系统CPU连接。滤波电路T1、放大电路T2及A/D转换电路T3通过端口与控制单元K连接。控制单元K可以通过端口设置滤波电路T1的带通滤波参数、放大电路T2的放大参数、A/D转换电路T3的A/D转换参数。

请参阅图2，选通声波接收传感器S进一步由选通部件C、可设置放大部件G、多个检测部件S(1)、......、S(N)组成，多个检测部件S(1)、......、S(N)分别与选通部件C连接，选通部件C将选通其中之一S(i)(1≤i≤N)与可设置放大部件G相连，可设置放大部件G通过控制线L21与图1所示声波仪I的控制单元K连接，信号线L22与图1所示声波接收可设置通道T的滤波电路T1的输入端连接。选通声波接收传感器S的多个检测部件S(1)、......、S(N)自下而上排布，它们之间的间距为0.1米。

请参阅图6，其中显示图2所示基桩声波透射法检测控制装置100的选通声波接收传感器S的选通部件C的实施电路原理图。如图6所示，选通部件C由模拟多路选择器U6实现。在本实施例中，模拟多路选择器U6采用MAXIM公司生产的带故障保护的模拟多路选择器MAX336。多路选择器MAX336包括电源端V+、V-、使能端EN、4位控制信号输入端A0～A3、16个通道输入端口NO1～NO16、输出端COM。多路选择器MAX336的正负电源端V+、V-分别接+12V、-12V电源，接地端与数字地连接；使能端EN接高电平表示选通使之工作；控制信号输入端A0～A3通过控制线L3与控制单元K相连；16个通道输入端口NO1～NO16与检测部件一一相连，16个通道输入端口NO1～NO16可最多连接16个检测部件S(1)、......、S(16)；输出端口COM与选通声波接收传感器S的可设置放大部件G连接，并通过二极管D1、二极管D3接地，同时通过与二极管并联的输出电阻R7接地。其中二极管D1、二极管D3反向串联，二极管D1的阴极与多路选择器MAX336的输出端口COM相连，阳极与二极管D3的阳极相连，二极管D3的阴极接地。二极管D1、D3起隔离保护作用，输出电阻R7保证输出稳定的电压信号，并起限流作用。

控制单元K发出代表逻辑“1”的高电平或代表逻辑“0”的低电平控制信号，通过控制线L3输入到与之连接的控制信号输入端A0～A3，这四个控制信号输入端A0、A1、A2、A3中可各自独立地接收控制单元K发出的控制信号，按A3-A2-A1-A0的顺序排列为一个四位二进制数，其不同的组合值对应不同的通道输入端口，以选通通道输入端口NO1～NO16其中之一。例如，当控制单元K输出给控制信号输入端A3-A2-A1-A0值为“0-0-0-0”时，第一个通道输入端口NO1被选通，检测部件S(1)与输出端COM相连，检测部件S(1)检测到的信号输出至可设置放大部件G，经可设置放大部件G放大后再输出至声波仪I的声波接收可设置通道T。又如，当控制单元K输出给控制信号输入端A3-A2-A1-A0值为“0-1-0-1”时，第六个通道输入端口NO6被选通，检测部件S(6)与输出端COM相连。再如，当控制单元K输出给控制信号输入端A3-A2-A1-A0值为“1-1-1-1”时，第十六个通道输入端口NO16被选通，检测部件S(16)与输出端COM相连。

请参阅图7，其中显示图1所示基桩声波透射法检测控制装置100的声波仪I的声波接收可设置通道T的滤波电路T1的电路原理图。滤波电路T1的输入端与选通声波接收传感器S的信号线L22相连，接收图2所示选通声波接收传感器S的N个检测部件S(1)、......、S(N)其中之一者检测到的信号，滤波电路T1的输出端与声波接收可设置通道T的放大电路T2相连，将滤波后的信号传输至放大电路T2。如图7所示，滤波电路T1由运算放大器U2A、运算放大器U2B、模拟多路选择器U7、模拟多路选择器U8、滤波档设置电阻R702～R732、电容C3、电容C6、电容C4、电容C7、以及二极管D2、二极管D4组成。在本实施例中，运算放大器U2A、运算放大器U2B为AD8066AR-REEL7型高性能145MHz快速场效应管运算放大器，其正负供电电压分别为+12V、-12V；多路选择器U7、多路选择器U8为MAX309型双4通道高性能CMOS模拟多路选择器，其正负供电电压分别为+12V、-12V。电容C6、电容C3值为0.01uF，电容C4、电容C7值为2.2uF，二极管D2，D4导通电压为2V，电阻R702、电阻R704、电阻R706、电阻R708、电阻R710、电阻R712、电阻R714、电阻R716、电阻R718、电阻R720、电阻R722、电阻R724、电阻R726、电阻R728、电阻R730、电阻R732阻值分别为22MΩ、560KΩ、10KΩ、2KΩ、22MΩ、560KΩ、10KΩ、2KΩ、51KΩ、10KΩ、2KΩ、68Ω、51KΩ、10KΩ、2KΩ、68Ω。

本实施例中，两片双4通道模拟多路选择器U7、U8各提供4档滤波电阻供选择，故组合起来共可提供4*4＝16档不同的滤波电阻组合。通过选择不同的滤波电阻组合，可设置不同的滤波档。多路选择器U7的第一组输入端分别与电阻R702、电阻R704、电阻R706、电阻R708相连，用于将这四个电阻其中之一者与第一组输出端742相连。多路选择器U7的第二组输入端分别与电阻R710、电阻R712、电阻R714、电阻R716相连，用于将这四个电阻其中之一者与第二组输出端744相连。多路选择器U7的高通滤波档控制端HP0、HP1通过控制线L3与图1所示控制单元K相连，用于接收控制单元K发送的高通滤波档代码。按HP1-HP0的顺序排列为一个二位二进制数，其不同的组合值对应不同的电阻选择。当高通滤波档控制端HP1-HP0的值分别为00、01、10、11时，其选择的电阻分别为电阻R702与电阻R710、电阻R704与电阻R712、电阻R706与电阻R714、电阻R708与电阻R716，构成4档高通滤波电路。同理，多路选择器U8的低通滤波档控制端LP1-LP0的值分别为00、01、10、11时，对应选择的滤波电阻分别为电阻R718与电阻R726、电阻R720与电阻R728、电阻R722与电阻R730、电阻R724与电阻R732，构成4档低通滤波电路。

滤波电路T1的输入端首先经电容C6隔直，再分别经电容C3与运算放大器U2A的正向输入端703相连，通过多路选择器U7的第一组输出端742经电阻R702、电阻R704、电阻R706、电阻R708其中之一者与运放U2A的反向输入端705相连，运算放大器U2A的正向输入端703通过通过多路选择器U7的第二组输出端744经电阻R710、电阻R712、电阻R714、电阻R716其中之一者接地，运算放大器U2A的反向输入端705连接至其输出端701，使得运算放大器U2A的输出端701反馈至其反向输入端705。运算放大器U2A的输出端701通过多路选择器U8的第一组输出端经电阻R718、电阻R720、电阻R722、电阻R724其中之一者输出至运算放大器U2B。

电阻R718、电阻R720、电阻R722、电阻R724其中之一者一端通过多路选择器U8的第一组输出端与运算放大器U2A的输出端701相连，另一端经电阻R726、电阻R728、电阻R730、电阻R732其中之一者通过多路选择器U8的第二组输出端与运算放大器U2B的正向输入端709相连，经电容C7与运算放大器U2B的反向输入端711相连。同时运算放大器U2B的正向输入端709通过电容C4接地，反向输入端711连接至其输出端707。运算放大器U2B的输出端707反馈至其反向输入端711，并通过二极管D2、二极管D4接地。其中二极管D2、二极管D4的反向串联，二极管D2的阴极与运算放大器U2B的输出端707相连，阳极与二极管D4的阳极相连，二极管D4的阴极接地。二极管D2、D4起隔离保护作用。

当控制单元K通过控制线L3发出不同的高通滤波档代码、低通滤波档代码时，其选择的滤波电阻组合也不同，由此可提供4*4档不同的滤波档。

请参阅图8，其中显示图1所示基桩声波透射法检测控制装置100的声波仪I的声波接收可设置通道T的放大电路T2的电路原理图。如图8所示，在本实施例中，放大电路T2为由AD526型可编程增益放大器U1、PGA103型可编程增益放大器U3、PGA103型可编程增益放大器U4依次串联组成的三级放大电路。放大电路T2的输入端为可编程增益放大器U1的输入端口802，与图7所示声波接收可设置通道T的滤波电路T1输出端707相连。放大电路T2的输出端为可编程增益放大器U4的输出端834，与图1所示声波接收可设置通道T的A/D转换电路T3相连。

可编程增益放大器U1输入端802与图7所示声波接收可设置通道T的滤波电路T1输出端707相连，输出端804与可编程增益放大器U3的输入端822相连。可编程增益放大器U3的输出端824通过电容C5与可编程增益放大器U4的输入端832相连，并通过电阻R9接地。可编程增益放大器U4的输出端834与图1所示声波接收可设置通道T的A/D转换电路T3相连。

AD526型可编程增益放大器U1正负极电源端各自通过电阻R12及电阻R11分别与+12V及-12V电源对称相连，且各自通过电容C9及电容C8接地。AD526型可编程增益放大器U1的/CS端及/CLK端均接地，B端接高电平(数字电路的高电平为+5V)。AD526型可编程增益放大器U1的增益通过输入至增益代码信号端口806、808、810的增益代码信号组合确定，其中增益代码信号端口806为低位、增益代码信号端口808为中间位、增益代码信号端口810为高位，按810-808-806的顺序排列为一个三位二进制数，其不同的组合值对应不同的增益。当增益代码信号端口810-808-806的值分别为000、001、010、011、1**(*代表任意值)时，其对应的增益分别为1、2、4、8、16倍。其中，增益代码信号端口806、增益代码信号端口808与图1所示控制单元K相连，分别接收控制电路K发送的增益代码MA4、MA5，而增益代码信号端口810接低电平，故可编程增益放大器U1可为1、2、4、8倍。

经过AD526型可编程增益放大器U1放大后的信号通过输出端804输出到可编程增益放大器U3的输入端822。同样地，PGA103型可编程增益放大器U3的正负极电源端各自通过电阻R3及电阻R8分别与+12V及-12V电源对称相连，且各自通过电容C1及电容C10接地。PGA103型可编程增益放大器U3的增益通过输入至增益代码信号端口826、828的增益代码信号组合确定，其中增益代码信号端口826为低位、增益代码信号端口828为高位，按828-826的顺序排列为一个两位二进制数，其不同的组合值对应不同的增益。当增益代码信号端口828-826的值分别为00、01、10、11时，其对应的增益分别为1、10、100倍、和无效。其中，增益代码信号端口826、增益代码信号端口828与图1所示控制单元K相连，分别接收控制电路K发送的增益代码MA2、MA3。

PGA103型可编程增益放大器U3放大后的信号通过输出端824经电容C5输出到PGA103型可编程增益放大器U4的输入端832。同理，PGA103型可编程增益放大器U4的增益通过输入至增益代码信号端口836、838的增益代码信号组合确定，其中，增益代码信号端口836、增益代码信号端口838通过控制线L3与图1所示控制单元K相连，分别接收控制电路K发送的增益代码MA0、MA1。

由此可知，放大电路T2的增益最大可达8*100*100。

请参阅图9，其中显示图1所示基桩声波透射法检测控制装置100的声波仪I的声波接收可设置通道T的A/D转换电路T3的电路原理图。如图9所示，在本实施例中，A/D转换电路T3由ADS802型12位10MHz A/D转换芯片U5实现。A/D转换芯片U5的输入端902与图1、图8所示声波接收可设置通道T的放大电路T2的输出端834相连，输出端B1～B12与计算机系统CPU相连，将转换后的数字量传输至计算机系统CPU进行处理，其中B1为最高位，B12为最低位。ADS802型A/D转换芯片U5的电源端+VS与+5V电源相连，并通过22uF电容C12、C16接地。ADS802型A/D转换芯片U5的高旁路参考电压端口REFT、低旁路参考电压端口REFB、共模参考电压端口CM分别通过0.1uF电容C13、C15、C14接地，互补输入端904也通过0.1uF电容C14接地。ADS802型A/D转换芯片U5的时钟接口906与50％占空比的时钟信号CLK-IN相连，时钟信号CLK-IN的最高频率为10MHz。

(在本实施例中，基桩声波透射法检测控制装置100工作方式如下：

可将发明内容方法部分结合在一起)

实施例3：

请参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图9、图10，根据本发明的另一个实施例，基桩声波透射法检测控制装置100的深度位置编码器FMA(图1所示)、声波发射传感器F(图1所示)、选通声波接收传感器S(图1、图2所示)、选通声波接收传感器S的选通部件C(图6所示)、计算机系统CPU(图1所示)、控制单元K(图1所示)、声波发射机A(图1所示)、声波接收可设置通道T的滤波电路T1(图7所示)、声波接收可设置通道T的A/D转换电路T3(图9所示)均与实施例2完全相同，在此不再重复描述。与实施例2唯一不同的是声波接收可设置通道T的放大电路T2，在此仅描述其另一个实施例。

请参阅图10，其中显示根据本发明的另一个实施例的图1所示基桩声波透射法检测控制装置100的声波仪I的声波接收可设置通道T的放大电路T2-2的电路原理图。如图10所示，在本实施例中，放大电路T2-2为由PGA204型可编程增益仪表放大器U200、U201依次串联组成。放大电路T2-2的输入端为可编程增益放大器U200的输入端口1002，与图7所示声波接收可设置通道T的滤波电路T1输出端707相连，可编程增益放大器U200的输出端1004通过0.47uF电容C204与可编程增益放大器U201的输入端1022相连，并通过10K电阻R203接地。放大电路T2-2的输出端为可编程增益放大器U201的输出端1024，与图9所示声波接收可设置通道T的A/D转换电路T3的输入端902相连。

PGA204型可编程增益仪表放大器U200正负极电源端分别与+12V及-12V电源相连，且各自通过两个并联的22uF电容C200、0.1uF电容C201以及22uF电容C205、0.1uF电容C206接地。这里的电容起滤波作用。PGA204型可编程增益放大器U200的反向输入端1006(-Vin)及参考电源端口1008端均接地，反馈端口1010与输出端口1004相连。PGA204型可编程增益放大器U200的增益通过输入至增益代码信号端口1012、1014的增益代码信号组合确定，其中增益代码信号端口1012为低位、增益代码信号端口1014为高位，按1014-1012的顺序排列为一个两位二进制数，其不同的组合值对应不同的增益。当增益代码信号端口1014-1012的值分别为00、01、10、11时，其对应的增益分别为1、10、100、1000倍。其中，增益代码信号端口1012、增益代码信号端口1014与图1所示控制单元K相连，分别接收控制电路K发送的增益代码MA20、MA30。

PGA204型可编程增益放大器U200放大后的信号再次输入PGA204型可编程增益放大器U201。同理，PGA204型可编程增益放大器U201的增益通过输入至增益代码信号端口1032、1034的增益代码信号组合确定，其中，增益代码信号端口1032、增益代码信号端口1034通过控制线L3与图1所示控制单元K相连，分别接收控制电路K发送的增益代码MA00、MA10。

由此可知，放大电路T2-1的增益最大可达1000*1000。

依照实例一，对一个40米长的基桩的一个检测剖面的检测工作，按照0.1米间距布设测点，一个发射测点对应9个接收测点，可以在约45ms(9个发射接收子过程分别延迟4ms，加9次发射接收记录分别约需1ms)内完成一个发射测点对应的检测扇形区间的检测过程。如果以0.20米/秒的速度提升声波传感器，完成整个剖面的检测时间约需200秒。检测效率极高。依照实例二，实现了16个检测单元的选通声波接收传感器S(图六)，配以声波接收可设置通道T的滤波电路T1(图七)、放大电路T2(图八)、A/D转换电路T3(图九)既可适应绝大多数的检测需求。依照实例三，提供了一种声波接收可设置通道T的放大电路T2-2(图十)可以提供更大的放大倍数，并且该电路可以在提供了更大的放大倍数的同时保证适当的带宽，适用于检测剖面跨距极大的情况，可以有效的提高接收声波信号的质量。

虽然之前的说明和附图描述了本发明的较佳实施例，应当理解在不脱离权利要求书所界定的本发明原理的精神和保护范围的前提下可以有各种增补、修改和替换。本领域技术人员应该理解，本发明在实际应用中可根据具体的环境和工作要求在不背离发明准则的前提下在形式、结构、布局、比例、材料、元素、组件及其它方面有所变化。因此，在此披露的实施例仅用于说明而非限制，本发明的保护范围由权利要求书中技术方案及其合法等同物界定，而不限于此前的描述。

Claims (5)

1、一种基桩声波透射法检测控制的方法，其步骤是：

A、将声波发射传感器F放置在发射声测管管底，将选通声波接收传感器S放置在接收声测管管底，声波发射传感器F和选通声波接收传感器S的第1个检测部件S(1)的深度位置相同；声波发射传感器F的电缆线在提升过程中带动深度位置编码器FMA滚动；

B、计算机系统CPU设置控制单元K：

(a)、设置基桩桩长，设置检测剖面跨距，设置测点间距，根据基桩桩长计算测点数量M，设置M个发射测点位置和M个接收测点位置，设置一个检测扇形区间包含的检测连线的数量N；

(b)、对检测扇形区间内的N条检测连线对应的N个接收测点分别根据检测连线的倾斜程度设定状态参数：声波接收可设置通道T的滤波电路T1的滤波参数、声波接收可设置通道T的放大电路T2的放大参数、声波接收可设置通道T的A/D转换电路T3的采样参数，选通声波接收传感器S的可设置放大部件G的放大参数；

C、控制单元K执行桩底J个非完整检测扇形区间的检测；

(a)设定i＝1，控制单元K将桩底第i个发射测点H1(i)设置为当前发射测点位置，以发射测点H1(i)为发射顶点的非完整检测扇形区间内的检测连线的数量为i+J，对应i+J个接收测点，将声波发射传感器F的电缆线卡入深度位置编码器FMA，使得在提升声波发射传感器F的深度位置时，声波发射传感器F的电缆线会带动深度位置编码器FMA转动；

(b)、提升声波发射传感器F的深度位置，声波发射传感器F的电缆线带动深度位置编码器FMA，控制单元K读取深度位置编码器FMA输出的声波发射传感器F的当前深度位置，选通声波接收传感器S的深度位置保持不动；采用人工同步提升声波发射传感器F的深度位置，或通过机械装置同步提升声波发射传感器F的深度位置；

(c)、声波发射传感器F的位置低于当前发射测点深度，返回(C.b)步骤；

(d)、控制单元K执行如下i+J个发射与接收子过程，每个发射与接收子过程完成后延迟0ms-20ms进入下一个步骤：

(1)、第1个发射与接收子过程：控制单元K控制声波接收传感器S的选通部件C将选通声波接收传感器S的第1个检测部件S(1)选通，计算当前发射测点H1(i)与接收测点H2(1)构成的检测连线的倾斜程度，控制单元K根据(B、b)步骤设定的状态参数设定声波接收可设置通道T的状态参数和选通声波接收传感器S的可设置放大部件G的放大参数，控制单元K控制发射机激励声波发射传感器F发射声波，控制单元K控制声波接收可设置通道T接收声波信号；

(i+J)、第i+J个发射与接收子过程；控制单元K控制声波接收传感器S的选通部件C将选通声波接收传感器S的第i+J个检测部件S(i+J)选通，计算当前发射测点H1(i)与接收测点H2(i+J)构成的检测连线的倾斜程度，控制单元K根据(B.b)步骤设定的状态参数设定声波接收可设置通道T的状态参数和声波接收传感器S的设置放大部件G的放大参数，控制单元K控制发射机激励声波发射传感器F发射声波，控制单元K控制声波接收可设置通道T接收声波信号；

(e)控制单元K将(C.d)步骤中接收的声波信号的数据通过总线传递给计算机系统CPU做常规处理；

(f)计算新的当前发射测点位置，新的i值＝原有的i值+1，新的i值不大于J，以新的发射测点H1(i)为发射顶点的非完整检测扇形区间内的检测连线的数量为i+J，对应i+J个接收测点，返回(C.b)步骤；

D、控制单元K执行桩体中段M-2*J个检测扇形区间的检测；

(a)设定i＝J+1，控制单元K将第i个发射测点H1(i)设置为当前发射测点位置，以发射测点H1(i)为发射顶点的检测扇形区间内的检测连线的数量为2*J+1，对应2*J+1个接收测点，将声波发射传感器F的电缆线和选通声波接收传感器S的电缆线同时卡入深度位置编码器FMA，使得在提升声波发射传感器F和选通声波接收传感器S的深度位置时，声波发射传感器F的电缆线和选通声波接收传感器S的电缆线带动深度位置编码器FMA转动；

(b)、同步提升声波发射传感器F和选通声波接收传感器S的深度位置，声波发射传感器F的电缆线带动深度位置编码器FMA，控制单元K读取深度位置编码器FMA输出的声波发射传感器F的当前深度位置；采用人工同步提升声波发射传感器F和选通声波接收传感器S的深度位置，或通过机械装置同步提升声波发射传感器F和选通声波接收传感器S的深度位置；

(c)、声波发射传感器F的位置低于当前发射测点深度，返回(D.b)步骤；

(d)、控制单元K执行2*J+1个发射与接收子过程，每个发射与接收子过程完成后延迟0ms-20ms；

(e)、控制单元K将(D.d)步骤中接收的声波信号的数据通过总线传递给计算机系统CPU做常规处理；

(f)计算新的当前发射测点位置，新的i值＝原有的i值+1，新的i值不大于M-J，以新的发射测点H1(i)为发射顶点的检测扇形区间内的检测连线的数量为2*J+1，对应2*J+1个接收测点，返回(D.b)步骤；

E、控制单元K执行桩顶J个非完整检测扇形区间的检测；

(a)、设定i＝M-J+1，控制单元K将桩顶第i个发射测点H1(i)设置为当前发射测点位置，以发射测点H1(i)为发射顶点的非完整检测扇形区间内的检测连线的数量为(M-i)+J+1，对应(M-i)+J+1个接收测点，将声波发射传感器F的电缆线卡入深度位置编码器FMA，使得在提升声波发射传感器F的深度位置时，声波发射传感器F的电缆线会带动深度位置编码器FMA转动，将选通声波接收传感器S的电缆线从深度位置编码器FMA上取出；

(b)、提升声波发射传感器F的深度位置，声波发射传感器F的电缆线带动深度位置编码器FMA，控制单元K读取深度位置编码器FMA输出的声波发射传感器F的当前深度位置，选通声波接收传感器S的深度位置保持不动；采用人工同步提升声波发射传感器F的深度位置，或通过机械装置同步提升声波发射传感器F的深度位置；

(c)、声波发射传感器F的位置低于当前发射测点深度，返回(E.b)步骤；

(d)、控制单元K执行(M-i)+J+1个发射与接收子过程，每个发射与接收子过程完成后延迟0ms-20ms；

(e)、控制单元K将(E.d)步骤中接收的声波信号的数据通过总线传递给计算机系统CPU做常规处理；

(f)、计算新的当前发射测点位置，新的i值＝原有的i值+1，新的i值不大于M，以新的发射测点H1(i)为发射顶点的非完整检测扇形区间内的检测连线的数量为(M-i)+J+1，对应(M-i)+J+1个接收测点，返回(E.b)步骤；

F、检测结束。

2、权利要求1所述的一种基桩声波透射法检测控制方法的装置，它由声波仪(I)、深度位置编码器(FMA)、声波发射传感器(F)、选通声波接收传感器(S)组成，其特征在于：深度位置编码器(FMA)与声波仪(I)连接，声波发射传感器(F)的电缆线(L1)与声波仪(I)连接，选通声波接收传感器(S)与声波仪(I)连接。

3、根据权利要求2所述的一种基桩声波透射法检测控制方法的装置，其特征在于：声波仪(I)由计算机系统CPU、控制单元(K)、声波发射机(A)、声波接收设置通道(T)组成，计算机系统CPU通过总线与控制单元(K)、声波接收设置通道(T)连接，控制单元K通过端口与声波发射机A、声波接收可设置通道T连接，声波接收设置通道(T)由滤波电路(T1)、放大电路(T2)、A/D转换电路(T3)组成，滤波电路(T1)的输出端与放大电路(T2)的输入端连接，放大电路(T2)的输出端与A/D转换电路(T3)的输入端连接，A/D转换电路(T3)的输出端与计算机系统CPU通过总线连接，滤波电路(T1)、放大电路(T2)、A/D转换电路(T3)通过端口与控制单元(K)连接。

4、根据权利要求2所述的一种基桩声波透射法检测控制方法的装置，其特征在于：所述的选通声波接收传感器(S)由选通部件(C)、放大部件(G)、检测部件(S1)到检测部件(SN)、控制线(L21)、信号线(L22)组成，选通声波接收传感器(S)的选通部件(C)通过选通声波接收传感器(S)的控制线(L21)与控制单元(K)的端口连接，选通声波接收传感器(S)的选通部件(C)与选通声波接收传感器(S)的检测部件(S1)到检测部件(SN)连接，选通声波接收传感器(S)的设置放大部件(G)通过选通声波接收传感器(S)的控制线(L21)与控制单元(K)的端口连接，选通声波接收传感器(S)的设置放大部件(G)与选通声波接收传感器(S)的检测部件(S1)到检测部件(SN)之中的一个检测部件通过选通声波接收传感器(S)的选通部件(C)连接，选通声波接收传感器(S)的设置放大部件(G)通过选通声波接收传感器(S)的信号线(L22)与声波接收设置通道(T)的滤波电路(T1)的输入端连接。

5、根据权利要求2所述的一种基桩声波透射法检测控制方法的装置，其特征在于：深度位置编码器(FMA)与控制单元(K)连接，声波发射传感器(F)的电缆线(L1)与声波发射机(A)连接，选通声波接收传感器(S)的控制线(L21)与控制单元(K)连接，选通声波接收传感器(S)的信号线(L22)与滤波电路(T1)的输入端连接。

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