CN112882090A - 自动冲击回波的震源结构及产生连续冲击回波的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自动连续冲击回波的震源结构及一种产生连续冲击回波的方法。本发明提供的自动连续冲击回波的震源结构，包括：轮式平台，轮式平台的平台内或平台的底面设置有电磁铁；弹性冲击组件，安装在平台的底面，并位于电磁铁的正下方，且与电磁铁之间形成间距，其中，弹性冲击组件用于产生冲击回波信号；接收传感器，安装在平台的底面，并沿轮式平台的长度方向与弹性冲击组件相对设置，以接收弹性冲击组件产生的冲击回波信号。本发明提供的自动连续冲击回波的震源结构，通电时，电磁铁将弹性冲击组件紧密吸附，断电后，弹性冲击组件的弹性势能释放，产生冲击振动，解决了自动震源因通电时间过长造成的激发信号频率过低的问题。

Description

自动冲击回波的震源结构及产生连续冲击回波的方法

技术领域

本发明涉及地球物理检测技术领域，尤其涉及一种自动冲击回波的震源结构及一种产生连续冲击回波的方法。

背景技术

冲击回波法是一种无损检测方法，常用于混凝土、钢板等介质的质量检测，其原理是通过震源在介质上振动产生弹性波，弹性波在介质中传播，经与介质充分耦合的传感器接收到在介质中传播并反射回来的弹性波，采用专业数据处理软件处理采集到的弹性波，从而判断介质内部以及介质之间的缺陷。目前，冲击回波法主要用于检测混凝土质量，通过数据的频率域处理获取混凝土缺陷的位置和深度，采用的震源类型主要分为两种：人工震源和自动震源，其中人工震源采用不同直径的钢制圆球，由人工操作敲击混凝土表面产生弹性波，自动震源一般为冲击器。

自动震源解决了人工震源存在的激发点不可控以及每次激发的力度不一样的问题。但目前的自动震源由推拉式电磁铁组成，通过电磁铁通电来推动冲击杆锤击激发面产生震动冲击波，通电时间约等于冲击时间，为确保能锤击到激发面，冲击时间一般远大于人工震源的接触时间，导致产生的冲击波频率为低频激号，几乎不可产生高频激发信号，只可检测最小厚度约5cm的板状结构，不能检测更薄的结构。

发明内容

本发明提供一种自动连续冲击回波的震源结构及一种产生连续冲击回波的方法，用以解决现有技术中自动震源因通电时间过长造成的激发信号频率过低的缺陷。

本发明提供一种自动连续冲击回波的震源结构，包括：轮式平台，所述轮式平台的平台内或所述平台的底面设置有电磁铁；弹性冲击组件，安装在所述平台的底面，并位于所述电磁铁的正下方，且与所述电磁铁之间形成间距，其中，所述弹性冲击组件用于产生冲击回波信号；接收传感器，安装在所述平台的底面，并沿所述轮式平台的长度方向与所述弹性冲击组件相对设置，以接收所述弹性冲击组件产生的所述冲击回波信号。

根据本发明提供的一种自动连续冲击回波的震源结构，所述弹性冲击组件包括：弹性件，安装在所述平台的底面，并位于所述电磁铁的正下方，且与所述电磁铁之间形成间距；冲击件，安装在所述弹性件，并与所述接收传感器相对设置；其中，所述弹性件能够带动所述冲击件与检测面接触，并产生振动，进而产生所述冲击回波信号。

根据本发明提供的一种自动连续冲击回波的震源结构，所述冲击件包括：连接杆，与所述弹性件连接；钢球，与所述连接杆可拆卸连接，并与所述接收传感器相对设置。

根据本发明提供的一种自动连续冲击回波的震源结构，所述接收传感器为轮式传感器。

根据本发明提供的一种自动连续冲击回波的震源结构，还包括刷子，安装在所述平台的底面，并沿所述轮式平台的行进方向位于所述弹性冲击组件的前方。

根据本发明提供的一种自动连续冲击回波的震源结构，还包括计数器，安装在所述轮式平台上。

根据本发明提供的一种自动连续冲击回波的震源结构，所述计数器为轮式距离计数器或距离传感器。

根据本发明提供的一种自动连续冲击回波的震源结构，还包括采集开关，分别与所述计数器和所述电磁铁电连接。

本发明还提供一种利用如上所述的自动连续冲击回波的震源结构产生连续冲击回波的方法，包括：所述计数器获取所述轮式平台的行进距离，并在所述行进距离等于预设采集距离时，发出信号；所述采集开关接收到所述信号后，触发所述采集开关开启；所述电磁铁在所述采集开关开启时，吸附所述弹性冲击组件，在所述采集开关关闭时，所述电磁铁释放所述弹性冲击组件，所述弹性冲击组件与检测面接触并产生振动，进而产生所述冲击回波信号；所述接收传感器接收所述冲击回波信号。

本发明提供的自动连续冲击回波的震源结构，通过设置电磁铁和弹性冲击组件，通电时，电磁铁产生瞬时磁场，将弹性冲击组件紧密吸附，断电后，电磁铁的磁性消失，弹性冲击组件的弹性势能释放，与检测面接触并产生冲击振动，进而产生冲击回波信号。由于每个冲击回波信号激发时，弹性冲击组件的行程固定，弹性冲击组件产生冲击的时间较短，所激发的频带较宽，可激发高频信号，从而解决了自动震源因通电时间过长造成的激发频率低的问题，提高了数据处理的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的自动连续冲击回波的震源结构的俯视图；

图2是本发明提供的自动连续冲击回波的震源结构的主视图；

附图标记：

10：轮式平台； 20：弹性冲击组件； 21：弹性件；

22：连接杆； 23：钢球； 30：接收传感器；

40：电磁铁。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面结合图1和图2描述本发明的自动连续冲击回波的震源结构和产生连续冲击回波的方法。

如图1和图2所示，在本发明的一个实施例中，自动连续冲击回波的震源结构包括：轮式平台10、弹性冲击组件20、接收传感器30和电磁铁40。轮式平台10的平台内或平台的底面安装有电磁铁40，弹性冲击组件20安装在轮式平台10的平台的底面，并位于电磁铁40的正下方，且弹性冲击组件20与电磁铁40之间形成一定的间距。接收传感器30安装在轮式平台10的平台的底面，并沿轮式平台10的长度方向与弹性冲击组件20相对设置，以接收弹性冲击组件20产生的冲击回波信号。

具体来说，在对介质进行质量检测时，轮式平台10在检测面沿布置好的测线滚动，在电磁铁40瞬时通电后，电磁铁40产生瞬时磁场，将弹性冲击组件20紧密吸附。断电后，电磁铁40的磁性消失，电磁铁40与弹性冲击组件20分离，弹性冲击组件20的弹性势能释放，与检测面接触并产生振动，进而产生冲击回波信号。接收传感器30接收该冲击回波信号，以便于专业数据处理软件处理采集到的冲击回波信号，从而判断出介质内部以及介质间的缺陷。

进一步地，在质量检测过程中，可间隔地给电磁铁40瞬时通电，以便电磁铁40频繁与弹性冲击组件20吸附、分离，弹性冲击组件20频繁与检测面接触并产生振动，进而产生连续的冲击回波信号，以获得更多的检测数据。

进一步地，在本发明的一个实施例中，弹性冲击组件20包括弹性件和冲击件，弹性件安装在平台的底面，且位于电磁铁40的正下方，并形成一定的间距。冲击件安装在弹性件，当电磁铁40通电时，电磁铁40吸附弹性件，当电磁铁40断电时，弹性件的弹性势能释放，带动冲击件与检测面接触并产生振动，进而产生冲击回波信号。

目前，人工震源由人操作冲击件产生振动，激发点不可控，从而造成激发点与接收传感器之间的间距每次均不相同，降低了数据处理的精度；同时，人工震源每次激发的力度不同，造成数据能量不一，为数据的精细化处理带来了难度。

本发明实施例提供的自动冲击回波的震源结构，弹性冲击组件与接收传感器之间的距离固定，使得激发点与接收传感器之间的间距恒定，提高了数据处理的精度；同时，弹性冲击组件与接收传感器之间的距离可进行调节，能够适用于不同的检测条件。进一步，本发明实施例提供的自动冲击回波的震源结构，有机械振动产生冲击回波信号，数据能量一致，提高了数据处理的精度。

本发明提供的自动冲击回波的震源结构，通过设置电磁铁和弹性冲击组件，通电时，电磁铁产生瞬时磁场，将弹性冲击组件紧密吸附，断电后，电磁铁的磁性消失，弹性冲击组件的弹性势能释放，与检测面接触并产生冲击振动，进而产生冲击回波信号。由于每个冲击回波信号激发时，弹性冲击组件的行程固定，弹性冲击组件产生冲击的时间较短，所激发的频带较宽，可激发高频信号，从而解决了自动震源因通电时间过长造成的激发频率低的问题，提高了数据处理的精度。

进一步地，在本发明的一个实施例中，弹性冲击组件20包括：弹性件21和冲击件。弹性件21安装在平台的底面，并与轮式平台10可拆卸连接，以便于更换。同时，弹性件21位于电磁铁40的正下方，并与电磁铁40形成一定的间距，冲击件安装在弹性件21的底面，并与接收传感器30相对设置。

具体来说，在对介质进行质量检测时，轮式平台10在检测面沿布置好的测线滚动，在电磁铁40瞬时通电后，电磁铁40产生瞬时磁场并吸附弹性件21，在电磁铁40断电后，电磁铁40磁性消失，弹性件21的弹性势能释放，带动冲击件与检测面接触并产生振动，进而产生冲击回波信号。

进一步地，在本发明的一个实施例中，冲击件包括：连接杆22和钢球23。连接杆22与弹性件21连接，钢球23与连接杆22可拆卸连接，并与接收传感器30相对设置。

具体来说，在现有技术中，目前的冲击件为杆状冲击器，杆头与检测面的接触面积较大，仅能产生固定的低频信号，可用于检测最小厚度约5cm的板状结构，对于厚度小于5cm的介质，则无法检测。在本实施例中，钢球23与连接杆22可拆卸连接，可根据不同的检测介质安装直径不同的钢球23。如检测介质的厚度较厚时，可安装直径较大的钢球23，以产生低频振动；当检测介质的厚度较薄时，可安装直径较小的钢球23，以产生高频振动。

进一步地，在本发明的一个实施例中，连接杆22的端部形成有螺纹口，以与钢球23螺纹连接。

进一步地，在本发明的一个实施例中，可选地，接收传感器30与钢球23中心点的间距为0.1m。可以理解的是：接收传感器30与钢球23之间的距离可根据具体工况进行调整。

本发明实施例提供的自动冲击回波的震源结构，通过钢球与连接杆可拆卸连接，可以在连接杆上安装不同直径的钢球，从而根据不同的检测对象产生不同频率的冲击回波信号。

在本发明的一个实施例中，接收传感器30为轮式传感器，其可在轮式平台10行进时，沿检测面滚动。

在本发明的一个实施例中，自动连续冲击回波的震源结构还包括刷子，安装在平台的底面，并沿轮式平台10的行进方向位于弹性冲击组件20的前方。

具体来说，在对混凝土等表面不干净的介质进行检测时，可在弹性冲击组件20的前方安装刷子，以便在检测过程中，刷子将检测面的灰尘、小石子等进行清理，以避免灰尘、小石子等对产生冲击回波信号和接收冲击回波信号造成干扰。

在本发明的一个实施例中，自动连续冲击回波的震源结构还包括计数器，安装在轮式平台10上，用于检测轮式平台10的行进距离。可选地，计数器可以为轮式距离计数器，也可以为距离传感器。

进一步地，在本发明的一个实施例中，自动连续冲击回波的震源结构还包括采集开关，与计数器和电磁铁40电连接。

具体来说，在对介质进行质量检测时，设置采集距离间隔为预设采集距离。轮式平台10在行进过程中，计数器每次检测到轮式平台10的行进距离等于该预设采集距离时，发出信号；计数器检测到的轮式平台10的行进距离小于预设采集距离时，不发出信号。举例来说，比如设定轮式平台10每行进100mm时，计数器发出一次信号。即预设采集距离为100mm，当轮式平台10的行进距离小于100mm时，计数器不发出信号。

采集开关接收到该信号后，触发采集开关开启，电磁铁40通电并吸附弹性件21。当采集开关接收不到该信号后，采集开关关闭，电磁铁40断电，磁性消失，弹性件21的弹性势能释放，带动钢球23与检测面接触，并产生冲击回波信号。当轮式平台10继续行进，计数器再次发出信号，采集开关开启，电磁铁40再次通电，采集开关接收不到信号时，采集开关关闭，电磁铁40断电，如此反复，以使轮式平台10在沿检测面行进时能够自动产生连续的冲击回波信号。

本发明实施例还提供了一种产生连续冲击回波的方法，具体包括：计数器获取轮式平台10的行进距离，并在行进距离等于预设采集距离时，发出信号；采集开关接收到信号后，触发采集开关开启；电磁铁40在采集开关开启时吸附弹性冲击组件20，在采集开关关闭时，电磁铁40释放弹性冲击组件20，弹性冲击组件20与检测面接触并产生振动，进而产生冲击回波信号；接收传感器30接收冲击回波信号。

具体来说，轮式平台10沿布置好的测线滚动行进，当计数器检测到轮式平台10的行进距离等于该预设采集距离时，发出信号；当计数器检测到的轮式平台10的行进距离小于预设采集距离时，不发出信号。采集开关接收到该信号后，触发采集开关开启，电磁铁40通电，电磁铁40产生磁场并吸附弹性冲击组件20。当采集开关接收不到该信号后，采集开关关闭，电磁铁40断电，电磁铁40磁性消失，弹性冲击组件20的弹性势能释放，与检测面接触并产生振动，进而产生冲击回波信号。轮式平台10继续行进，当计数器再次检测到轮式平台10的行进距离等于预设采集距离时，发出信号，采集开关开启，电磁铁40再次通电，产生瞬时磁场，将弹性冲击组件20吸附。当采集开关接收不到信号时，采集开关关闭，电磁铁40断电，电磁铁40磁性消失，弹性冲击组件20的弹性势能释放，与检测面接触并产生振动，进而产生冲击回波信号。如此反复，以使轮式平台10在沿检测面行进时自动产生连续的冲击回波信号。

本发明实施例提供的产生连续冲击回波的方法，通过计数器间隔发出信号，采集开关瞬时开启，使弹性冲击组件能够频繁产生冲击回波信号，实现了自动冲击回波的震源结构自动产生连续的冲击回波信号，提高了自动冲击回波的震源结构的检测能力。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种自动连续冲击回波的震源结构，其特征在于，包括：

轮式平台，所述轮式平台的平台内或所述平台的底面设置有电磁铁；

弹性冲击组件，安装在所述平台的底面，并位于所述电磁铁的正下方，且与所述电磁铁之间形成间距，其中，所述弹性冲击组件用于产生冲击回波信号；

接收传感器，安装在所述平台的底面，并沿所述轮式平台的长度方向与所述弹性冲击组件相对设置，以接收所述弹性冲击组件产生的所述冲击回波信号。

2.根据权利要求1所述的自动连续冲击回波的震源结构，其特征在于，所述弹性冲击组件包括：

弹性件，安装在所述平台的底面，并位于所述电磁铁的正下方，且与所述电磁铁之间形成间距；

冲击件，安装在所述弹性件，并与所述接收传感器相对设置；

其中，所述弹性件能够带动所述冲击件与检测面接触，并产生振动，进而产生所述冲击回波信号。

3.根据权利要求2所述的自动连续冲击回波的震源结构，其特征在于，所述冲击件包括：

连接杆，与所述弹性件连接；

钢球，与所述连接杆可拆卸连接，并与所述接收传感器相对设置。

4.根据权利要求1所述的自动连续冲击回波的震源结构，其特征在于，所述接收传感器为轮式传感器。

5.根据权利要求1所述的自动连续冲击回波的震源结构，其特征在于，还包括刷子，安装在所述平台的底面，并沿所述轮式平台的行进方向位于所述弹性冲击组件的前方。

6.根据权利要求1所述的自动连续冲击回波的震源结构，其特征在于，还包括计数器，安装在所述轮式平台上。

7.根据权利要求6所述的自动连续冲击回波的震源结构，其特征在于，所述计数器为轮式距离计数器或距离传感器。

8.根据权利要求6所述的自动连续冲击回波的震源结构，其特征在于，还包括采集开关，分别与所述计数器和所述电磁铁电连接。

9.一种利用权利要求8所述的自动连续冲击回波的震源结构产生连续冲击回波的方法，其特征在于，包括：

所述计数器获取所述轮式平台的行进距离，并在所述行进距离等于预设采集距离时，发出信号；

所述采集开关接收到所述信号后，触发所述采集开关开启；

所述电磁铁在所述采集开关开启时，吸附所述弹性冲击组件，在所述采集开关关闭时，所述电磁铁释放所述弹性冲击组件，所述弹性冲击组件与检测面接触并产生振动，进而产生所述冲击回波信号；

所述接收传感器接收所述冲击回波信号。

Images