CN211374624U - 基于波达方向技术的堤坝渗漏探测仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于波达方向技术的堤坝渗漏探测仪，包括液晶显示器、FPGA芯片、模拟/数字转换芯片及水听器芯片；所述模拟/数字转换芯片连接水听器芯片；所述FPGA芯片通过SPI接口连接模拟/数字转换芯片，用于控制整个系统的模拟信号和数字信号的转换功能；所述FPGA芯片根据水听器芯片测得的实时水声信号探测堤坝渗漏位置；所述FPGA芯片连接液晶显示器，实时显示堤坝渗漏位置。本实用新型通过利用FPGA芯片根据水听器芯片获得的实时水声信号探测堤坝渗漏位置，实现的堤坝渗漏探测装置符合国家相关标准，且能保证堤坝渗漏探测仪的精度高，运行可靠、稳定。
Description
技术领域
本实用新型涉及堤坝渗漏探测领域，尤其涉及一种基于波达方向技术的堤坝渗漏探测仪。
背景技术
随着国内水库堤坝建设数量的不断增加，对堤坝渗漏探测的需求不断增长。传统的基于人工探测的堤坝渗漏探测方式，因为随着潜水深度增加导致的水压升高因素，致使堤坝渗漏探测深度严重受限。而且受限于水下环境对于人体视力的影响，渗漏位置探测也不够精准。并且因为这种方式对于潜水员的专业素质提出很高要求，所以探测费用非常昂贵。因此，波达方向技术被越来越多的堤坝渗漏探测仪器所采用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服上述方式的不足，提供一种新型的基于波达方向技术的堤坝渗漏探测仪。
为实现以上目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种基于波达方向技术的堤坝渗漏探测仪，包括液晶显示器、FPGA芯片、模拟/数字转换芯片及水听器芯片；所述模拟/数字转换芯片连接水听器芯片；所述FPGA芯片通过SPI接口连接模拟/数字转换芯片，用于控制整个系统的模拟信号和数字信号的转换功能，并由所述FPGA芯片根据水听器芯片测得的实时水声信号探测堤坝渗漏位置；所述FPGA芯片连接液晶显示器，实时显示堤坝渗漏位置。
所述FPGA芯片包括锁相环电路、计数器电路、ADS7820控制电路、MUSIC算法实现电路及SPI电路；
所述锁相环电路，用于输入50MHz时钟，输出100MHz的时钟，所输出的时钟作为所有电路的时钟信号；
所述计数器电路，用于向ADS7820控制电路输出40纳秒的定时信号；
所述ADS7820控制电路，用于控制芯片ADS7820的数模转换过程的开始和停止；
所述MUSIC算法实现电路，用于根据读取的水声信号求得水声信号的波达方向，判断堤坝的渗漏位置；
所述SPI电路，用于读取ADS7820芯片输出的模拟/数字转换信号。
所述FPGA芯片通过SPI接口与模拟/数字转换芯片连接。
所述模拟/数字转换芯片采用德州仪器公司的ADS7820。
本实用新型通过利用FPGA芯片根据水听器芯片获得的实时水声信号探测堤坝渗漏位置，实现的堤坝渗漏探测装置符合国家相关标准，且能保证堤坝渗漏探测仪的精度高，运行可靠、稳定。
附图说明
图1为本实用新型的总体结构示意图；
图2为本实用新型中FPGA芯片的内部功能电路连接示意图。
具体实施方式
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
如图1所示，一种基于波达方向技术的堤坝渗漏探测仪，包括：
所述模拟/数字转换芯片连接水听器芯片；所述FPGA芯片通过SPI接口连接模拟/数字转换芯片，用于控制整个系统的模拟信号和数字信号的转换功能，并由所述FPGA芯片根据水听器芯片测得的实时水声信号探测堤坝渗漏位置；所属FPGA芯片连接液晶显示器，实时显示堤坝渗漏位置。
具体的，所述模拟/数字转换芯片采用德州仪器公司的ADS7820。
作为一种具体实施举例，本实用新型中，参见图2所示，所述FPGA芯片包括锁相环电路、计数器电路、ADS7820控制电路、MUSIC算法实现电路及SPI电路。
所述锁相环电路，用于输入50MHz时钟，输出100MHz的时钟，所输出的时钟作为所有电路的时钟信号；
所述计数器电路，用于向ADS7820控制电路输出40纳秒的定时信号；
具体的，所述计数器电路采用FPGA芯片自带的IP核实现，带有阈值输出管脚和同步清零输入管脚，位宽配置为10位，用于计算ADS7820控制信号高低电平的时间间隔；
所述ADS7820控制电路，用于控制芯片ADS7820的开启、数模转换及数据读取。ADS7820控制电路首先向ADS7820芯片的RC管脚输出低电平，在接收到计数器电路输出的40纳秒定时信号后，向ADS7820芯片的RC管脚输出高电平，开始ADS7820芯片的模拟/数字信号转换。当ADS7820芯片的busy引脚由低电平变成高电平时，表示模拟/数字转换过程结束。
所述SPI电路在ADS7820芯片模拟/数字转换过程结束后读取模拟/数字转换的数值，输出给MUSIC算法电路。
所述MUSIC算法实现电路，对接收到的已经转换成数字信号的水声信号求其自相关矩阵，然后分解自相关矩阵并构造信号子空间，同时得到空间谱函数。然后对空间谱函数进行谱峰搜索，确定水声信号的来源方向，进而计算堤坝的渗漏位置。
本实用新型通过利用FPGA芯片根据水听器芯片获得的实时水声信号探测堤坝渗漏位置，实现的堤坝渗漏探测装置符合国家相关标准，且能保证堤坝渗漏探测仪的精度高，运行可靠、稳定。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种基于波达方向技术的堤坝渗漏探测仪，其特征在于，包括液晶显示器、FPGA芯片、模拟/数字转换芯片及水听器芯片；所述模拟/数字转换芯片连接水听器芯片；所述FPGA芯片通过SPI接口连接模拟/数字转换芯片，用于控制整个系统的模拟信号和数字信号的转换功能，并由所述FPGA芯片根据水听器芯片测得的实时水声信号探测堤坝渗漏位置；所述FPGA芯片连接液晶显示器，实时显示堤坝渗漏位置。
2.根据权利要求1所述堤坝渗漏探测仪，其特征在于，所述FPGA芯片包括锁相环电路、计数器电路、ADS7820控制电路、MUSIC算法实现电路及SPI电路；
所述锁相环电路，用于输入50MHz时钟，输出100MHz的时钟，所输出的时钟作为所有电路的时钟信号；
所述计数器电路，用于向ADS7820控制电路输出40纳秒的定时信号；
所述ADS7820控制电路，用于控制芯片ADS7820的数模转换过程的开始和停止；
所述MUSIC算法实现电路，用于根据读取的水声信号求得水声信号的波达方向，判断堤坝的渗漏位置；
所述SPI电路，用于读取ADS7820芯片输出的模拟/数字转换信号。
3.根据权利要求1所述堤坝渗漏探测仪，其特征在于，所述FPGA芯片通过SPI接口与模拟/数字转换芯片连接。
4.根据权利要求1所述堤坝渗漏探测仪，其特征在于，所述模拟/数字转换芯片采用德州仪器公司的ADS7820。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201922340774.XU CN211374624U (zh) | 2019-12-23 | 2019-12-23 | 基于波达方向技术的堤坝渗漏探测仪 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201922340774.XU CN211374624U (zh) | 2019-12-23 | 2019-12-23 | 基于波达方向技术的堤坝渗漏探测仪 |
Publications (1)
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| CN211374624U true CN211374624U (zh) | 2020-08-28 |
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Family Applications (1)
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2019
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