CN102183341A - 核磁共振堤坝渗漏隐患探测仪及探测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种核磁共振堤坝渗漏隐患探测仪及探测方法。由计算机经通讯控制器连接发射控制器和接收控制器,发射控制器经发射电路、大功率电源与发射桥路连接,接收控制器与第N采集单元连接,第一采集单元~第N采集单元串联连接,并与其相对应的第一接收线圈~第N接收线圈连接。在坝顶铺设多匝的长方形发射线圈,用接收线圈进行接收,接收线圈中采集到核磁共振响应信号即可证明堤坝存在渗漏,数据处理后绘制堤坝含水图确定渗漏位置。利用核磁共振探测坝渗漏隐患,直接测量堤坝内部水含量,更精准的确定坝渗漏位置;最大限度的减少在检测中队堤坝的破坏,不增加新的安全隐患;整个测试完全在坝顶进行,便于检测操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于水利工程的地球物理探测设备,尤其是基于核磁共振技术实现的堤坝渗漏隐患探测装置及探测方法。
背景技术
核磁共振地下水探测方法(Magnetic Resonance Sounding,简称MRS方法)是一种直接地非破坏性的地球物理勘探方法。
CN101858991A公开了一种以温度为示踪剂探测的堤坝渗漏通道位置的***及方法,该发明的***包括N个温度传感器、信号获取装置、信号融合处理装置、控制***以及数据终端装置;其中N个温度传感器均匀分布设置在堤坝的坝体内,分别与信号获取装置连接,信号获取装置、信号融合处理装置、控制***以及数据终端装置一次串接。由控制***控制网络节点切换,实施温度传感器的循环检测,通过测量钻孔中水的温度来判断堤坝体的温度分布情况,从而实现整个堤坝断面的温度探测。通过采集温度数据,进一步进行处理,绘制等温线图,来完成对堤坝渗漏位置的确定。CN1241718A公开了一种集中电流场的堤坝渗漏检测仪及测量的方法。本发明主要是在水中测量,通过一种特殊的电流场分布来探测堤坝有水一侧的漏水位置。以上发明通过温度探测和电流场探测,完成对堤坝渗漏位置的确定,但都存在不足。如利用温度测量时,为判断坝体的温度分布,就要在坝体上进行多次钻孔,对坝体造成损坏,形成安全隐患。通过电流场检测来确定堤坝渗漏位置,则需要在水中进行测量,在设备防水性设计及具体实施存在一定难度。最重要的是这两种方法都是对堤坝渗漏位置间接探测方法,存在一定的不准确性。
发明内容
本发明的目的就是针对上述现有技术的不足,提供一种核磁共振堤坝渗漏隐患探测仪;
本发明的另一目的是提供一种核磁共振堤坝渗漏隐患探测方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
计算机1经过串口线或网线与通讯控制器连接2,通讯控制器2分别与发射控制器3、接收控制器4连接,发射控制器3经发射电路5、大功率电源6与发射桥路7连接,发射电路5与发射桥路7连接,配谐电容8经发射桥路7与发射线圈9连接,接收控制器4与第N采集单元连接,第一采集单元~第N采集单元串联连接,第一采集单元~第N采集单元与其相对应的第一接收线圈~第N接收线圈连接。
第一采集单元~第N采集单元的通讯接口电路22通过串口线或者网线与相邻的采集单元中的通讯接口22相连接,通讯接口电路22经同步控制电路23、继电器电路24、谐振电路25、放大器电路26、采集电路27依次与通讯接口电路22连接构成。
核磁共振堤坝渗漏隐患探测仪的探测方法,包括以下顺序和步骤:
a、根据堤坝顶部形状,铺设一个多匝长方形或正方形的大线圈作为发射线圈9,尽量覆盖全部探测坝顶;
b、在发射线圈9中,等间距铺设第一接收线圈~第N接收线圈和与第一接收线圈~第N接收线圈相对应的第一采集单元~第N采集单元;
c、用磁力仪获取当地磁场的强度,转化为拉莫尔频率,在计算机1中进行相应的设置。根据拉莫尔频率和发射线圈的电感特性,计算发射桥路7的配谐电容8的大小;
d、根据堤坝高度,在计算机1中设置多个发射脉冲距。发射脉冲距是发射电流和发射时间的乘积,在通常情况下,发射时间是固定的,发射电流越大,探测深度越大,设置从大到小的激发脉冲距可以实现对坝基从下到上的分层探测;
e、依照设置的发射脉冲距,设置大功率电源6的电压值,在发射线圈9中产生大功率的交变电流,发射时间通常设置为40ms;
f、发射完成后,经过一段死区时间,接收控制器4向采集单元16~21发射同步采集命令,第一采集单元~第N采集单元采集完第一接收线圈~第N接收线圈信号后,将采集数据返回至接收控制器4,完成一次探测工作;
g、为了降低噪声,提高接收信号的信噪比,多次重复步骤e和步骤f,将采集到的数据分别进行叠加处理,直至全部探测工作完成;
h、将采集数据进行反演解释后绘出堤坝坝基函数图,确定渗漏点的位置,完成堤坝渗漏隐患的探测。
有益效果:
用核磁共振技术对堤坝渗漏隐患探测。实现了对堤坝渗漏位置的直接测量,提高了坝渗漏隐患探测的精度,并且在坝顶平铺设备进行测量减少了对坝体的损坏,降低了堤坝破坏,提高了探测操作效率,增强了探测可实施性。
附图及附图说明
图1是核磁共振堤坝渗漏隐患探测仪的结构框图
图2是附图1中采集单元的结构框图
1计算机,2通讯控制器,3发射控制器,4接收控制器,5发射电路,6大功率电源,7发射桥路,8配谐电容,9发射线圈,22通讯接口电路,23同步控制电路,24继电器电路,25谐振电路,26放大器电路,27采集电路。
具体实施方式
下面结合附图和实施例作进一步详细说明:
计算机1经过串口线或网线与通讯控制器连接2,通讯控制器2分别与发射控制器3、接收控制器4连接,发射控制器3经发射电路5、大功率电源6与发射桥路7连接,发射电路5与发射桥路7连接,配谐电容8经发射桥路7与发射线圈9连接,接收控制器4与第N采集单元连接,第一采集单元~第N采集单元串联连接,第一采集单元~第N采集单元与其相对应的第一接收线圈~第N接收线圈连接。
第一采集单元~第N采集单元的通讯接口电路22通过串口线或者网线与相邻的采集单元中的通讯接口22相连接,通讯接口电路22经同步控制电路23、继电器电路24、谐振电路25、放大器电路26、采集电路27依次与通讯接口电路22连接构成。
核磁共振堤坝渗漏隐患探测仪的探测方法,包括以下顺序和步骤:
a、根据堤坝顶部形状,铺设一个多匝长方形或正方形的大线圈作为发射线圈9,尽量覆盖全部探测坝顶;
b、在发射线圈9中,等间距铺设第一接收线圈~第N接收线圈和与第一接收线圈~第N接收线圈相对应的第一采集单元~第N采集单元;
c、用磁力仪获取当地磁场的强度,转化为拉莫尔频率,在计算机1中进行相应的设置,根据拉莫尔频率和发射线圈的电感特性,计算发射桥路7的配谐电容8的大小;
d、根据堤坝高度,在计算机1中设置多个发射脉冲距。发射脉冲距是发射电流和发射时间的乘积,在通常情况下,发射时间是固定的,发射电流越大,探测深度越大,设置从大到小激发脉冲距可以实现对坝基从下到上的分层探测;
e、依照设置的发射脉冲距,设置大功率电源6的电压值,在发射线圈9中产生大功率的交变电流,发射时间通常设置为40ms;
f、发射完成后,经过一段死区时间,接收控制器4向第一采采集单元~N采集单元发射同步采集命令,第一采集单元~第N采集单元采集完第一接收线圈~第N接收线圈信号后,将采集数据返回至接收控制器4,完成一次探测工作;
g、为了降低噪声,提高接收信号的信噪比,多次重复步骤e和步骤f,将采集到的数据分别进行叠加处理,直至全部探测工作完成;
h、将采集数据进行反演解释后绘出堤坝坝基函数图,确定渗漏点位置,完成堤坝渗漏隐患的探测。
实施例1
计算机1经过串口线或网线与通讯控制器连接2,通讯控制器2分别与发射控制器3、接收控制器4连接,发射控制器3经发射电路5、大功率电源6与发射桥路7连接,发射电路5与发射桥路7连接,配谐电容8经发射桥路7与发射线圈9连接,接收控制器4与第N采集单元连接,第一采集单元~第N采集单元串联连接,第一采集单元~第N采集单元与其相对应的第一接收线圈~第N接收线圈连接。
第一采集单元~第N采集单元的通讯接口电路22通过串口线或者网线与相邻的采集单元中的通讯接口22相连接,通讯接口电路22经同步控制电路23、继电器电路24、谐振电路25、放大器电路26、采集电路27依次与通讯接口电路22连接构成。
核磁共振堤坝渗漏隐患探测仪的探测方法,包括以下顺序和步骤:
a、根据堤坝顶部形状和坝长,铺设一个多匝长方形的大线圈作为发射线圈9,发射线圈9尽可能覆盖全部探测坝顶;
b、在发射线圈9中,等间距铺设第一接收线圈~第N接收线圈和与第一接收线圈~第N接收线圈相对应的第一采集单元~第N采集单元;
c、用磁力仪获取当地磁场的强度,转化为拉莫尔频率,在计算机1中进行相应的设置,根据拉莫尔频率和发射线圈的电感特性,计算发射桥路7的配谐电容8的大小;
d、根据堤坝高度,在计算机1中设置多个发射脉冲距。发射脉冲距是发射电流和发射时间的乘积,在通常情况下,发射时间是固定的,发射电流越大,探测深度越大,设置从大到小激发脉冲距可以实现对坝基从下到上的分层探测;
e、依照设置的发射脉冲距,设置大功率电源6的电压值,在发射线圈9中产生大功率的交变电流,发射时间通常设置为40ms;
f、发射完成后,经过一段死区时间,接收控制器4向第一采采集单元~N采集单元发射同步采集命令,第一采集单元~第N采集单元采集完第一接收线圈~第N接收线圈信号后,将采集数据返回至接收控制器4,完成一次探测工作;
g、为了降低噪声,提高接收信号的信噪比,多次重复步骤e和步骤f,将采集到的数据分别进行叠加处理,直至全部探测工作完成;
h、将采集数据进行反演解释后绘出堤坝坝基函数图,确定渗漏点位置,完成堤坝渗漏隐患的探测。
实施例2
计算机1经过串口线或网线与通讯控制器连接2,通讯控制器2分别与发射控制器3、接收控制器4连接,发射控制器3经发射电路5、大功率电源6与发射桥路7连接,发射电路5与发射桥路7连接,配谐电容8经发射桥路7与发射线圈9连接,接收控制器4与第N采集单元连接,第一采集单元~第N采集单元串联连接,第一采集单元~第N采集单元与其相对应的第一接收线圈~第N接收线圈连接。
第一采集单元~第N采集单元的通讯接口电路22通过串口线或者网线与相邻的采集单元中的通讯接口22相连接,通讯接口电路22经同步控制电路23、继电器电路24、谐振电路25、放大器电路26、采集电路27依次与通讯接口电路22连接构成。
核磁共振堤坝渗漏隐患探测仪的探测方法,包括以下顺序和步骤:
a、根据堤坝顶部形状或坝长,铺设一个多匝正方形的大线圈作为发射线圈9,尽量覆盖全部探测坝顶;
b、在发射线圈9中,等间距铺设第一接收线圈~第N接收线圈和与第一接收线圈~第N接收线圈相对应的第一采集单元~第N采集单元;
c、用磁力仪获取当地磁场的强度,转化为拉莫尔频率,在计算机1中进行相应的设置,根据拉莫尔频率和发射线圈的电感特性,计算发射桥路7的配谐电容8的大小;
d、根据堤坝高度,在计算机1中设置多个发射脉冲距。发射脉冲距是发射电流和发射时间的乘积,在通常情况下,发射时间是固定的,发射电流越大,探测深度越大,设置从大到小激发脉冲距可以实现对坝基从下到上的分层探测;
e、依照设置的发射脉冲距,设置大功率电源6的电压值,在发射线圈9中产生大功率的交变电流,发射时间通常设置为40ms;
f、发射完成后,经过一段死区时间,接收控制器4向第一采采集单元~N采集单元发射同步采集命令,第一采集单元~第N采集单元采集完第一接收线圈~第N接收线圈信号后,将采集数据返回至接收控制器4,完成一次探测工作;
g、为了降低噪声,提高接收信号的信噪比,多次重复步骤e和步骤f,将采集到的数据分别进行叠加处理,直至全部探测工作完成;
h、将采集数据进行反演解释后绘出堤坝坝基函数图,确定渗漏点位置,完成堤坝渗漏隐患的探测。
Claims (3)
1.一种核磁共振堤坝渗漏隐患探测仪,其特征在于,计算机(1)经过串口线或网线与通讯控制器连接(2),通讯控制器(2)分别与发射控制器(3)、接收控制器(4)连接,发射控制器(3)经发射电路(5)、大功率电源(6)与发射桥路(7)连接,发射电路(5)与发射桥路(7)连接,配谐电容(8)经发射桥路(7)与发射线圈(9)连接,接收控制器(4)与第N采集单元连接,第一采集单元~第N采集单元串联连接,第一采集单元~第N采集单元与其相对应的第一接收线圈~第N接收线圈连接。
2.按照权利要求1所述的核磁共振堤坝渗漏隐患探测仪,其特征在于,第一采集单元~第N采集单元的通讯接口电路(22)通过串口线或者网线与相邻的采集单元中的通讯接口(22)相连接,通讯接口电路(22)经同步控制电路(23)、继电器电路(24)、谐振电路(25)、放大器电路(26)、采集电路(27)依次与通讯接口电路(22)连接构成。
3.按照权利要求1所述的核磁共振堤坝渗漏隐患探测仪的探测方法,其特征在于,包括以下顺序和步骤:
a、根据堤坝顶形状和坝长,铺设一个多匝长方形或正方形的大线圈作为发射线圈9,尽量覆盖全部探测坝顶;
b、在发射线圈(9)中,等间距铺设第一接收线圈~第N接收线圈和与第一接收线圈~第N接收线圈相对应的第一采集单元~第N采集单元;
c、用磁力仪获取当地磁场的强度,转化为拉莫尔频率,在计算机1中进行相应的设置,根据拉莫尔频率和发射线圈的电感特性,计算发射桥路(7)的配谐电容(8)的大小;
d、根据堤坝高度,在计算机(1)中设置多个发射脉冲距。发射脉冲距是发射电流和发射时间的乘积,在通常情况下,发射时间是固定的,发射电流越大,探测深度越大,设置从大到小激发脉冲距可以实现对坝基从下到上的分层探测;
e、依照设置的发射脉冲距,设置大功率电源(6)的电压值,在发射线圈(9)中产生大功率的交变电流,发射时间通常设置为40ms;
f、发射完成后,经过一段死区时间,接收控制器(4)向第一采采集单元~N采集单元发射同步采集命令,第一采集单元~第N采集单元采集完第一接收线圈~第N接收线圈信号后,将采集数据返回至接收控制器(4),完成一次探测工作;
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