CN105220717A - 一种基于选通声波传感器组的基桩检测控制方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于选通声波传感器组的基桩检测控制装置，包括声波仪I、1个高度位置编码器FMA、M个选通声波传感器组S（i），3≤M≤10。其中声波仪I包括计算机***C、控制单元P、M个接收通道Tr（i），每个选通声波传感器组S（i）包括1个发射接收双工传感器Sd(i)、N个接收传感器Sr（ij）、一个传感器选通模块SC（i）、一个放大模块G（i）、一个声波发射机F（i）组成，1≤N≤9。本发明还公开了一种基于选通声波传感器组的基桩检测控制方法。本发明大幅减少了检测设备的接收通道数量，大幅降低了检测设备的成本。

Description

一种基于选通声波传感器组的基桩检测控制方法与装置

技术领域

本发明属于岩土工程检测领域中的应用声波透射法层析成像检测基桩完整性的技术领域，具体涉及一种基于选通声波传感器组的基桩检测控制装置，同时还涉及一种基于选通声波传感器组的基桩检测方法。

背景技术

声波透射法检测基桩完整性

应用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M(2≤M)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，第i（1≤i≤M）根声测管与第k（i≠k，1≤k≤M）根声测管之间构成一个从桩底到桩顶的检测剖面i≡k。M根声测管两两之间组合构成多个剖面，《建筑基桩检测技术规范JGJ106—2003》规定必须对这多个剖面进行些检测。

采用传统的同步提升的平行声测线法进行声波透射法检测灌注基桩的完整性最大的缺点是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。因此技术上需要采用层析成像(CT)技术，对基桩的可疑部位进行详细的检测，近年来一些行业和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，2014年10月开始实施的国家建筑行业标准《建筑基桩检测技术规程JGJ106—2014》第10.4.3条规定“在桩身质量可疑的声测线附近，应采用增加声测线或采用扇形扫测、交叉斜测、层析成像(CT)影像技术等方式，进行复测和加密测试”，《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(CT)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”。

基桩检测工作属野外现场工作，往往环境较差，条件恶劣，检测工作中迫切需要满足国家行业技术要求、耗电量低、体积小、故障率低、现场适应能力强的声波透射法层析成像（CT）检测装置。

现有检测设备与技术

专利申请号为200710053613.1的发明专利《一种声波检测控制方法及装置》涉及的声波检测控制方法与装置（武汉中岩科技有限公司RSM-SY7声波仪）和专利申请号为02147760.4的发明专利《多跨孔全组合循测式声波仪》涉及的一种多跨孔全组合循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的M个声测管的底部后，同步将这M个发射接收两用传感器提升到基桩顶部即可完成基桩内M个声测管构成的所有剖面的检测工作，检测效率极高。但是这种检测只能完成平行声波透射法检测，检测过程中每个剖面的所有声测线不交叉，不能满足层析成像（CT）检测技术的要求。

专利申请号为CN200910063273.X的发明专利《一种层析成像基桩声波透射法现场检测控制方法及装置》涉及一种对单一剖面进行层析成像（CT）的技术，每次仅针对一个剖面，在构成一个剖面的两根声测管中分别放置一个用于发射声波的发射传感器和一组由N（2≤N）个接收传感器组成的接收传感器组，将发射传感器和接收传感器组分别放置到对应的声测管底部后，同步提升至声测管顶部，一个提升过程可完成这个剖面的检测工作。其传感器装置为一个用于发射声波的发射传感器和一组由N（2≤N）个接收传感器组成的选通声波接收传感器组，发射传感器放置在一个声测管内，选通声波接收传感器组放置在另一个声测管内。其技术特点为：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)、一根多芯屏蔽电缆线组成，多芯屏蔽电缆线包含一组控制线L21、一组信号线L22。N个检测部件就是N个接收传感器，每次接收声波信号只有一个部件处在与信号线连接的状态。由于，发射传感器与接收传感器分别在不同的声测管中，该技术仅适用于一次提升过程检测一个剖面，且在桩底和桩顶，其检测控制方法发射与接收不是同步提升，操作较为繁琐，导致检测效率下降。

专利申请号为CN201110212064.4的发明专利《一种声波透射法基桩完整性检测装置及其采用的检测方法》涉及一种进行多剖面检测的组合传感器装置。该专利技术特点在于每个传感器都为既可发射也可接收的传感器，并且N个传感器组中的传感器之间的间距可调。该专利技术不涉及检测***中声波仪装置及其控制方法。

专利申请号为CN201410002896.7的发明专利《一种基桩多剖面层析成像检测控制方法及装置》涉及一种进行多剖面层析成像检测技术，该技术的技术特征为：对于M个声测管的情况，总计需要M个传感器组，每个传感器组由N（2≤N）个接收传感器和1个收发双工传感器构成，每个传感器对应一个接收通道，总计有M×（N+1）个接收通道，最大限度的减少了发射传感器的发射次数，使得检测过程中的提升速度得以大幅提高。但是该专利技术为提高提升传感器速度使用M×（N+1）个接收通道和M个声波发射机的技术特点很不经济，且通道数量的大幅增加导致仪器噪声增加、通道间串扰增加、耗电量增加、体积增大、故障率增加、生产制作难度增加，降低检测装置的野外现场适用性。

本质上专利申请号为CN201110212064.4的发明专利与专利申请号为CN201410002896.7的发明专利中的放置在一根声测管中的传感器组都是多个常用传感器的简单组合，存在的问题都是电缆线芯数过多，导致电缆线的外径增加、重量增加，现场实际检测中电缆线往往达到百米以上，电缆线的重量影响便携性，若控制电缆线外径不增加，则芯线的线径受到限制，导致芯线的衰减增加，同时芯线数量过多，也导致通道间的干扰增加，这些都导致检测性能下降。并且每个传感器组与声波仪的连接信号线数量是固定的，当需要增加选通声波传感器组内的接收传感器数量时会面临不兼容问题。

声波透射法层析成像CT检测控制方法

对M根声测管两两之间组合构成多个剖面进行声波透射法层析成像CT检测时，检测基本步骤是类似的：①.将M传感器组分别放入M根声测管的管底待测深度位置；②.设置相应的检测参数，诸如：基桩参数、桩长、声测管编号、剖面跨距、测点高度间距、高度位置精度控制量、同步提升速度上限、滤波参数、放大参数，AD参数等等；③.在当前测点深度位置完成检测任务；④.同步提升M个声波感器组，达下个待测深度位置，返回步骤③，直至完成检测。声波透射法层析成像CT现场检测的任务，无论什么技术方案其实施目的都是获取每个发射点对应的构成检测扇形的多根声测线，不同的技术方案主要体现在步骤③的具体实施，体现在每个发射点对应的构成检测扇形的多根声测线是如何获得的。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于选通声波传感器组的基桩检测控制装置，结构简单，使用方便，兼容性强，噪声水平低，适用于在一个提升检测过程内完成基桩桩体内M个声测管构成的所有剖面的层析成像CT检测工作。

本发明的目的是提供一种基于选通声波传感器组的基桩检测控制方法，适用于在一个提升检测过程内完成基桩桩体内M个声测管构成的所有剖面的层析成像CT检测工作。

本发明采用以下技术方案实现上述发明目的：

一种基于选通声波传感器组的基桩检测控制方法：

对于埋设有M个声测管的基桩，声测管的个数M范围为3～10，M个选通声波传感器组S（i）分别放置在M个声测管底，S（i）∈﹛S（1）～S（M）﹜，每个选通声波传感器组S（i）中有1个发射接收双工传感器Sd(i)、N个接收传感器Sr(ij)，Sd（i）∈﹛Sd（1）～Sd（M）﹜，N的范围为1～9，j∈﹛1～N﹜，将M个选通声波传感器组同步提升到每一个测点高度位置时，声波仪I均按如下M个步骤控制声波发射与接收，完成检测任务：

步骤1、选通声波传感器组S(1)中的发射接收双工传感器Sd(1)发射声波、其他M-1个选通声波传感器组S(2)～S(M)接收声波，具体为：

步骤1.0、选通发射接收双工传感器Sd(1)与声波发射机F（1）连接；发射接收双工传感器Sd(1)发射声波，M-1个发射接收双工传感器Sd(2)～Sd(M)接收声波信号；

步骤1.j、步骤1.j为步骤1.1～步骤1.N中的一个步骤，发射接收双工传感器Sd(1)发射声波，M-1个接收传感器Sr(2j)～Sr(Mj)接收声波信号；Sr(Mj)为选通声波传感器组S(M)中的第j个接收传感器；

步骤1.N+1、发射接收双工传感器Sd(1)与发射声波机F（1）断开，发射接收双工传感器Sd(1)进入与地线连接的短路状态；

步骤i、步骤i为步骤2～步骤M-1中的一个步骤，选通声波传感器组S(i)中的发射接收双工传感器Sd(i)发射声波、其他M-1个选通声波传感器组S(1)～S（i-1）、S(i+1)～S（M）接收声波，具体为：

步骤i.0、选通发射接收双工传感器Sd(i)与声波发射机F（i）连接；发射接收双工传感器Sd(i)发射声波，M-i个发射接收双工传感器Sd(i+1)～Sd（M）接收声波信号；

步骤i.j、步骤i.j为步骤i.1～步骤i.N中的一个步骤，发射接收双工传感器Sd(i)发射声波，M-1个接收传感器Sr(1j)～Sr(（i-1）j)、Sr(（i+1）j)～Sr(Mj)接收声波信号；

步骤i.N+1、发射接收双工传感器Sd(i)与发射声波机F（i）断开，发射接收双工传感器Sd(i)进入与地线连接的短路状态；

步骤M、选通声波传感器组S(M)中的发射接收双工传感器Sd(M)发射声波、控制其他M-1个选通声波传感器组S(1)～S(M-1)接收声波，具体为：

步骤M.0、发射接收双工传感器Sd(M)与声波发射机F（M）连接；

步骤M.j、步骤M.j为步骤M.1～步骤M.N中的一个步骤，发射接收双工传感器Sd(M)发射声波，M-1个接收传感器Sr(1j)～Sr((M-1)j)接收声波信号；

步骤M.N+1、发射接收双工传感器Sd(M)与发射声波机F（M）断开，发射接收双工传感器Sd(M)进入与地线连接的短路状态。

步骤1、步骤i、步骤M中每个小步骤对应的接收传感器见图7、图8、图9。

在每个测点高度位置上，M个选通声波传感器组S(i)中发射接收双工传感器Sd(i)的高度是相同的，发射接收双工传感器Sd(i)发射声波、发射接收双工传感器Sd(k)接收声波时构成的声测线是水平的，发射接收双工传感器Sd(i)发射声波、接收传感器Sr(kj)接收声波时构成的声测线是倾斜的，倾斜角记作φ(i,k,j)，φ(i,k,j)=φ(k,i,j)，见图3，只与构成剖面的声测管参数i、k和接收通道的序号参数j有关，这些都是可以在式检测开始前确定的。

由于两两声测管之间构成的多个检测剖面的跨距不同、同一个检测剖面不同的声测线对应的角度不同，且基桩检测中常用的声波发射传感器发射的声场有较强的指向性，因此不同位置的传感器接收到的声波声时与声幅相差很大，这个差别主要决定于声测线长度和声测线角度，所有测点高度位置上每次连接不同的接收传感器Sr（ij）时，均应通过控制单元P独立设置放大模块G（i）和接收通道Tr（i）的滤波参数、放大参数、AD模数转换参数。

正式检测开始前，要在现场选择基桩混凝土正常的部位进行测试，以确定每个剖面i≡k上不同倾斜角声测线应设置的放大模块G（k）和接收通道Tr（k）的滤波参数、放大参数、AD模数转换参数，使得在基桩混凝土正常的情况下，每个剖面i≡k上不同倾斜角声测线得到的声波信号的声幅一致，也可根据经验确定每个剖面i≡k上不同倾斜角声测线应设置的放大模块G（k）和接收通道Tr（k）的滤波参数、放大参数、AD模数转换参数，使得在基桩混凝土正常的情况下，每个剖面i≡k上不同倾斜角声测线得到的声波信号的声幅基本一致。

正式检测中，发射接收双工传感器Sd(k)发射声波、发射接收双工传感器Sd(k)或接收传感器Sr(kj)接收声波时，需按照检测开始前确定的剖面i≡k不同倾斜角声测线对应的滤波参数、放大参数、AD模数转换参数设置放大模块G（k）和接收通道Tr（k）的滤波参数、放大参数、AD模数转换参数。

就一个测点高度位置上,对于由第i根声测管和第k根声测管构成的剖面i≡k，k≠i，1≤k≤M，考察一个测点高度位置上按照本发明的控制方法获取的所有声测线，见图10，Sd(i)发射声波，S（k）的N+1个传感器分别接收声波，构成N+1条声测线，同样Sd(k)发射声波，S（i）的N+1个传感器接收声波，也构成N+1条声测线，其中Sd(i)发射声波、Sd(k)接收声波对应的水平声测线与Sd(k)发射声波、Sd(i)接收声波对应的水平声测线重叠，因此i≡k剖面在一个测点高度位置上共有2N+1条独立的声测线，其中1条水平声测线，2N条倾斜声测线。

一个测点高度位置上,对于由第i根声测管和第k根声测管构成的剖面i≡k，k≠i，1≤k≤M，考察一个测点高度位置上Sd（i）所在位置的检测扇形，见图4。按照本发明的控制方法，Sd（i）发射，Sd（k）、Sr（k1）、……、Sr（kj）、……、Sr（kN）分别接收，得到检测扇形的以实线表示的N+1根声测线，以虚线表示的另外N根声测线则是在此前分别通过Sd（k）发射，Sr（i1）、……、Sr（ij）、……、Sr（iN）接收得到的：虚线Sd（k）——-1是在前一个测点高度位置上，Sd（k）发射，Sr（i1）接收得到的；虚线Sd（k）——-2，是在前两个测点高度位置上，Sd（k）发射，Sr（i2）接收得到的；虚线Sd（k）——-j是在前j个测点高度位置上，Sd（k）发射，Sr（ij）接收得到的；虚线Sd（k）——-N，是在前N个测点高度位置上，Sd（k）发射，Sr（iN）接收得到的。一个检测扇形由2N+1根声测线组成。

当发射接收双工传感器Sd(i)发射声波时，处于同一个声测管中的N个接收传感器Sr（ij）将收到十分强烈的通过声测管内的水传播的无用信号，这些无用的信号均会通过串扰等途径对有效信号形成噪声干扰，因此传感器选通模块SC（i）在将发射接收双工传感器Sd(i)与声波发射机F（i）连接时，要将其他N个接收传感器Sr（ij）设置为与地线连接的短路状态，1≤j≤N。

当发射接收双工传感器Sd(i)接收声波时，传感器选通模块SC（i）将发射接收双工传感器Sd（i）与放大模块G（i）连接接收信号，其他N个接收传感器Sr（ij）也会接收到无用的信号，1≤j≤N，传感器选通模块SC（i）需将这N个未与放大模块G（i）连接的接收传感器Sr（ij）设置为与地线连接的短路状态。

当接收传感器Sr(ij)接收声波时，传感器选通模块SC（i）在将接收传感器Sr(ij)与放大模块G（i）连接接收信号，此时发射接收双工传感器Sd(i)和N-1个接收传感器Sr（ik）也会接收到无用的信号，1≤k≤j-1，j+1≤k≤N，传感器选通模块SC（i）需将发射接收双工传感器Sd(i)设置为与地线连接的短路状态，将N-1个未与放大模块G（i）连接的接收传感器Sr（ik）设置为与地线连接的短路状态，1≤k≤j-1，j+1≤k≤N。

一种基于选通声波传感器组的基桩检测控制装置：

包括声波仪I、1个高度位置编码器FMA、M个选通声波传感器组S（i），M的范围为3～10，i∈﹛1～M﹜，原理框图见图1。其中声波仪I包括计算机***C、控制单元P，M个接收通道Tr（i），每个选通声波传感器组S（i）包括1个传感器选通模块SC（i）、1个放大模块G（i）、一个声波发射机F（i）、1个发射接收双工传感器Sd（i）、N个接收传感器Sr（ij），N的范围为1～9，j∈﹛1～N﹜，1个发射接收双工传感器Sd（i）和N个接收传感器Sr(ij)沿垂线方向排布，相邻的传感器之间的间距在0.05m～1.00m范围，发射接收双工传感器Sd（i）排布在最下端。选通声波传感器组S（i）的原理图见图2。

就CT检测而言，为了简化计算过程通常要求传感器之间的间距相等，但是就检测原理而言，等间距排布并不是必须的。

计算机***C与控制单元P连接；

控制单元P与高度位置编码器FMA连接；

控制单元P与M个接收通道Tr（i）连接，；

控制单元P分别与M个选通声波传感器组S（i）中的控制线L1（i）连接；

高度位置编码器FMA与控制单元P连接；

高度位置编码器FMA用于指示选通声波传感器组S（i）的高度位置，实际检测时，M个选通声波传感器组S（i）的电缆线在同步提升过程中，带动高度位置编码器FMA转动，控制单元P读取高度位置编码器FMA输出的脉冲信号即可计算选通声波传感器组S（i）的当前高度位置，该部分技术属于现有技术。

接收通道Tr（i）与控制单元P连接、接收通道Tr（i）与选通声波传感器组S（i）中的信号线L2（i）连接；

发射接收双工传感器Sd(i)与传感器选通模块SC（i）连接；

接收传感器Sr(ij)与传感器选通模块SC（i）连接；

传感器选通模块SC（i）与控制线L1（i）连接、与放大模块G（i）连接、与声波发射机F（i）连接；

放大模块G（i）与与控制线L1（i）连接、与信号线L2（i）连接；

声波发射机F（i）与控制线L1（i）连接。

传感器选通模块SC（i）选择将选通声波传感器组S（i）的1个发射接收双工传感器Sd(i)、N个接收传感器Sr（ij）中的某一个传感器与放大模块G（i）连接，最多只能有一个传感器与放大模块G（i）连接，可以选择放大模块G（i）与1个发射接收双工传感器Sd(i)、N个接收传感器Sr（ij）都不连接。

接收传感器Sr（ij）在传感器选通模块SC（i）的控制下只有两种状态：与地线连接的短路状态或与放大模块G（i）连接的接收状态。在执行将接收传感器Sr（ij）接收声波操作时，均表明接收传感器Sr（ij）与放大模块G（i）连接，同时其他N-1个接收传感器Sr（ik）进入与地线连接的短路状态，1≤k≤j-1，j+1≤k≤M。

发射接收双工传感器Sd(i)在传感器选通模块SC（i）的控制下有三种状态：与地线连接的短路状态、与放大模块G（i）连接的接收状态、与声波发射机F（i）连接的发射状态。在执行将发射接收双工传感器Sd(i)与声波发射机F（i）断开操作时，均特指控制发射接收双工传感器Sd(i)进入与地线连接的短路状态，在执行发射接收双工传感器Sd(i)接收声波操作时，均表明发射接收双工传感器Sd(i)与放大模块G（i）连接，同时其他N个接收传感器Sr（ij）进入与地线连接的短路状态。

在检测中，第i个声测管中发射接收双工传感器Sd(i)发射声波时，其他所有M×（N+1）-1个传感器都会接收到声波，但是另外M-1个声测管内的声波传感器组S(k)中分别只有一个传感器处于与放大模块G（i）连接的接收状态，即每次只有不多于M-1个传感器的接收信号是有意义的，其他传感器接收的信号都是无用的，特别是与发射接收双工传感器Sd(i)处于同一个声测管中的N个接收传感器Sr（ij）将收到十分强烈的通过声测管内的水传播的无用信号，这些无用的信号均会通过串扰等途径对有效信号形成噪声干扰，因此传感器选通模块SC（i）可以将其他传感器短路的功能对提升检测效果是非常必要的。

发射接收双工传感器Sd(i)在与声波发射机F（i）连接用于发射声波时处于高压状态，须避免发射接收双工传感器Sd(i)上可能残存的高电压接入放大模块G（i），因此将发射接收双工传感器Sd(i)与声波发射机F（i）断开后均须将发射接收双工传感器Sd(i)与地线连接进入短路状态释放可能残存的高电压，而后才能将发射接收双工传感器Sd(i)与放大模块G（i）连接。

本发明的有益效果是：

首先是大幅减少了检测设备的接收通道数量，大幅降低了检测设备的成本。以实例1为例，四组声波传感器组，每个传感器组由3个接收传感器和1个发射接收双工传感器组成的情况，使用专利申请号为CN201410002896.7的发明专利《一种基桩多剖面层析成像检测控制方法及装置》的技术，需要16个接收通道，按照本发明的技术只需要四个接收通道，不仅使得对应电路的成本下降300%，也使得检测设备的体积减小重量减轻，在工地现场使用更加便捷。

其次是检测装置结构大幅简化、功耗下降，故障率将会下降，生产工艺更加简单。特别是，无论选通声波传感器组S（i）中有多少个接收传感器Sr（ij），由于控制线、信号线是固定不变的，声波仪与选通声波传感器组S（i）的连接线方式是固定，当需要检测扇形由更多的声测线组成时，只要选择有更多接收传感器Sr（i）的选通声波传感器组S（i）即可，因此声波仪的兼容性极强。

由于采用了分别发射方式，每次发射声波时，每个选通声波传感器组中的多个接收传感器中只有一个处于接收状态，只有一根信号线，且其他未与接收通道连接的传感器都处于短路状态，噪声状况和通道间串扰状况得到改善，设备性能明显提高。

现有技术中声波发射机都放置在声波仪中，通过百米左右长度的电缆线与发射传感器连接，发射声波时发射机先将传感器充电使其处于高压状态，而后发射机瞬间将发射传感器上的高压短路放电，使得传感器的压电元件发射出声波，放电时间效应实际上会受到长线电阻的影响，进而影响发射声波的效果，本发明的技术将声波发射机放置的传感器组内，减少了长线的影响，有益于提升发射声波的效果。

随着多个行业检测规范（例如：JGJ106-2014建筑基桩检测技术规范.***；JTG/TF81—01—2004公路工程基桩动测技术规程.交通部；TB10218—2008铁路工程基桩无损检测规程.铁道部；DGJ08-218-2003建筑基桩检测技术规程[S].上海市；……）的出台和逐步实施，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声波透射法检测基桩完整性技术的应用，并创造出巨大的经济效益和不可估量的社会效益。

附图说明

图1一种基于选通声波传感器组的基桩检测控制装置原理框图；

I：声波仪；

FMA：高度位置编码器；

C：计算机***；

P：控制模块；

Tr（1）～Tr(M)：M个接收通道；

S(1)～S(M)：M个选通声波传感器组；

L1：M个选通声波传感器组的控制线L1（1）～L1（M）；

L2(1)～L2(M)：M个选通声波传感器组的信号线。

图2选通声波传感器组S（i）的原理框图；

Sd（i）：选通声波传感器组S（i）中的声波发射接收双工传感器；

Sr（i1）～Sr（iN）：选通声波传感器组S（i）中的N个接收传感器；

SC（i）：选通声波传感器组S（i）中的传感器选通模块；

G（i）：选通声波传感器组S（i）中的放大模块；

F（i）：选通声波传感器组S（i）中的声波发射机；

L1（i）：选通声波传感器组S（i）的控制线；

L2（i）选通声波传感器组S（i）的信号线。

图3i≡k剖面声测线倾斜角示意图。

图4一个测点高度位置上Sd（i）所在位置的检测扇形构成示意图。i≠k，i∈M，k∈M，φ（i，k，j）为Sd（1）-Sr（kj）声波线与Sd（i）-Sd（k）声波线的夹角，φ（k，i，j）为Sd（k）-Sr（ij）声波线与Sd（k）-Sd（i）声波线的夹角。

图5为一种4个选通声波传感器组S（i）分别放置在基桩的4个声测管内示意图。

0：基桩；

1、2、3、4：4根声测管；

Sd（1）：选通声波传感器组S(1)的发射接收双工传感器；

Sr(11)：选通声波传感器组S(1)的第1个接收传感器；

Sr(12)：选通声波传感器组S(1)的第2个接收传感器；

Sr(13)：选通声波传感器组S(1)的第3个接收传感器；

Sd（2）：选通声波传感器组S(2)的发射接收双工传感器；

Sr(21)：选通声波传感器组S(2)的第1个接收传感器；

Sr(22)：选通声波传感器组S(2)的第2个接收传感器；

Sr(23)：选通声波传感器组S(2)的第3个接收传感器；

Sd（3）：选通声波传感器组S(3)的发射接收双工传感器；

Sr(31)：选通声波传感器组S(3)的第1个接收传感器；

Sr(32)：选通声波传感器组S(3)的第2个接收传感器；

Sr(33)：选通声波传感器组S(3)的第3个接收传感器；

Sd（4）：选通声波传感器组S(4)的发射接收双工传感器；

Sr(41)：选通声波传感器组S(4)的第1个接收传感器；

Sr(42)：选通声波传感器组S(4)的第2个接收传感器；

Sr(43)：选通声波传感器组S(4)的第3个接收传感器。

图6i≡k剖面一个测点高度位置的声测线；

（a）Sd（i）发射，Sd（k）、Sr（k1）、Sr（k2）、Sr（k3）分别接收对应的四条声测线；

（b）Sd（k）发射，Sd（i）、Sr（i1）、Sr（i2）、Sr（i3）分别接收对应的四条声测线；

其中Sd（i）发射、Sd（k）接收与Sd（k）发射、Sd（i）接收重叠。

图7步骤1：Sd（1）发射时接收传感器对应表。

图8步骤i：Sd（i）发射时接收传感器对应表。

图9步骤M：Sd（M）发射时接收传感器对应表。

图10为i≡k剖面一个测点高度位置的声测线列表。

具体实施方式

实施例1：

一种基于选通声波传感器组的基桩检测控制装置，包括声波仪I、1个高度位置编码器FMA、M个选通声波传感器组S（i），S（i）∈﹛S（1）～S（M）﹜，3≤M≤10，其中声波仪I包括计算机***C、控制单元P、M个接收通道Tr（i），每个选通声波传感器组S（i）包括1个传感器选通模块SC（i）、1个放大模块G（i）、一个声波发射机F（i）、1个发射接收双工传感器Sd（i）、N个接收传感器Sr（ij），i∈﹛1～M﹜，j∈﹛1～N﹜，1≤N≤9，同一选通声波传感器组S（i）中的1个发射接收双工传感器Sd（i）和N个接收传感器Sr(ij)沿垂线方向排布，相邻的发射接收双工传感器Sd（i）、接收传感器Sr(ij)之间的间距在0.05m～1.00m范围，发射接收双工传感器Sd（i）排布在最下端；

计算机***C与控制单元P连接；

控制单元P与高度位置编码器FMA连接；

控制单元P与M个接收通道Tr（i）连接；

控制单元P分别与M个选通声波传感器组S（i）的控制线L1（i）连接；

高度位置编码器FMA与控制单元P连接；

接收通道Tr（i）与控制单元P连接、接收通道Tr（i）与选通声波传感器组S（i）中的信号线L2（i）连接；

发射接收双工传感器Sd(i)与传感器选通模块SC（i）连接；

接收传感器Sr(ij)与传感器选通模块SC（i）连接；

传感器选通模块SC（i）与控制线L1（i）连接、与放大模块G（i）连接、与声波发射机F（i）连接；

放大模块G（i）与与控制线L1（i）连接、与信号线L2（i）连接声波发射机F（i）与控制线L1（i）连接。

在本实施例中，i∈﹛1～4﹜，j∈﹛1～3﹜。

四个声测管的基桩CT检测。桩长50m，桩径2.0m，声测管编号1、2、3、4。六个剖面分别标识为：1≡2、1≡3、1≡4、2≡3、2≡4、3≡4，其中1≡2、1≡4、2≡3、3≡4四个剖面跨距（即纵向剖面的横向边长）为1.13m，1≡3、2≡4两个剖面跨距为1.6m。4个选通声波传感器组S(1)、S(2)、S(3)、S(4)，第i个选通声波传感器组由3个接收传感器Sr(i1)、Sr(i2)、Sr(i3)和一个发射接收双工传感器Sd（i）组成，，传感器间距0.20m。图5为4个选通声波传感器组S（i）分别放置在基桩的4个声测管内示意图。图6为i≡k剖面一个高度位置上的声测线示意图。

一种4通道的基于选通传感器组的基桩检测控制方法，其步骤如下：

对于埋设有4个声测管的基桩，4个选通声波传感器组S（i）分别放置在4个声测管底，将4个选通声波传感器组S（i）同步提升到每一个测点高度位置时，声波仪I均按如下4个步骤控制声波发射与接收，完成检测任务：

步骤1、选通声波传感器组S(1)中的发射接收双工传感器Sd(1)发射声波、其他3个选通声波传感器组S(2)、S(3)、S(4)接收声波；

步骤1.0、发射接收双工传感器Sd(1)与声波发射机F（1）连接；发射接收双工传感器Sd(1)发射声波，3个发射接收双工传感器Sd(2)、Sd(3)、Sd(4)接收声波信号；

步骤1.1、发射接收双工传感器Sd(1)发射声波，3个接收传感器Sr(21)、Sr(31)、Sr(41)接收声波信号；

步骤1.2、发射接收双工传感器Sd(1)发射声波，3个接收传感器Sr(22)、Sr(32)、Sr(42)接收声波信号；

步骤1.3、发射接收双工传感器Sd(1)发射声波，3个接收传感器Sr(23)、Sr(33)、Sr(43)接收声波信号；

步骤1.4、发射接收双工传感器Sd(1)与发射声波机F（1）断开，发射接收双工传感器Sd(1)进入与地线连接的短路状态；

步骤2、选通声波传感器组S(2)中的发射接收双工传感器Sd(2)发射声波、其他3个选通声波传感器组S(1)、S(3)、S(4)接收声波；

步骤2.0、发射接收双工传感器Sd(2)与声波发射机F（2）连接；发射接收双工传感器Sd(2)发射声波，2个发射接收双工传感器Sd(3)、Sd(4)接收声波信号；

步骤2.1、发射接收双工传感器Sd(2)发射声波，3个接收传感器Sr(11)、Sr(31)、Sr(41)接收声波信号；

步骤2.2、发射接收双工传感器Sd(2)发射声波，3个接收传感器Sr(12)、Sr(32)、Sr(42)接收声波信号；

步骤2.3、发射接收双工传感器Sd(2)发射声波，3个接收传感器Sr(13)、Sr(33)、Sr(43)接收声波信号；

步骤2.4、发射接收双工传感器Sd(2)与发射声波机F（2）断开，发射接收双工传感器Sd(2)进入与地线连接的短路状态；

步骤3、选通声波传感器组S(3)中的发射接收双工传感器Sd(3)发射声波、其他3个选通声波传感器组S(1)、S(2)、S(4)接收声波；

步骤3.0、发射接收双工传感器Sd(3)与声波发射机F（3）连接；发射接收双工传感器Sd(3)发射声波，1个发射接收双工传感器Sd(4)接收声波信号；

步骤3.1、发射接收双工传感器Sd(3)发射声波，3个接收传感器Sr(11)、Sr(21)、Sr(41)接收声波信号；

步骤3.2、发射接收双工传感器Sd(3)发射声波，3个接收传感器Sr(12)、Sr(22)、Sr(42)接收声波信号；

步骤3.3、发射接收双工传感器Sd(3)发射声波，3个接收传感器Sr(13)、Sr(23)、Sr(43)接收声波信号；

步骤3.4、发射接收双工传感器Sd(3)与发射声波机F（3）断开，发射接收双工传感器Sd(3)进入与地线连接的短路状态；

步骤4、选通声波传感器组S(4)中的发射接收双工传感器Sd(4)发射声波、控制其他3个选通声波传感器组S(1)、S(2)、S(3)接收声波；

步骤4.0、发射接收双工传感器Sd(4)与声波发射机F（4）连接；

步骤4.1、发射接收双工传感器Sd(4)发射声波，3个接收传感器Sr(11)、Sr(21)、Sr(31)接收声波信号；

步骤4.2、发射接收双工传感器Sd(4)发射声波，3个接收传感器Sr(12)、Sr(22)、Sr(32)接收声波信号；

步骤4.3、发射接收双工传感器Sd(4)发射声波，3个接收传感器Sr(13)、Sr(23)、Sr(33)接收声波信号；

步骤4.4、发射接收双工传感器Sd(4)与发射声波机F（4）断开，发射接收双工传感器Sd(4)进入与地线连接的短路状态。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.一种基于选通声波传感器组的基桩检测控制方法，其步骤是：

对于埋设有M个声测管的基桩，声测管的个数M范围为3～10，M个选通声波传感器组S（i）分别放置在M个声测管底，S（i）∈﹛S（1）～S（M）﹜，每个选通声波传感器组S（i）中有1个发射接收双工传感器Sd(i)发射声波、N个接收传感器Sr(ij)，Sd（i）∈﹛Sd（1）～Sd（M）﹜，N的范围为1～9，j∈﹛1～N﹜，将M个选通声波传感器组同步提升到每一个测点高度位置时，声波仪I均按如下M个步骤控制声波发射与接收，完成检测任务：

步骤1、选通声波传感器组S(1)中的发射接收双工传感器Sd(1)发射声波、其他M-1个选通声波传感器组S(2)～S(M)接收声波，具体为：

步骤1.0、选通发射接收双工传感器Sd(1)与声波发射机F（1）连接；发射接收双工传感器Sd(1)发射声波，M-1个发射接收双工传感器Sd(2)～Sd(M)接收声波信号；

步骤1.j、步骤1.j为步骤1.1～步骤1.N中的一个步骤，发射接收双工传感器Sd(1)发射声波，M-1个接收传感器Sr(2j)～Sr(Mj)接收声波信号；Sr(Mj)为选通声波传感器组S(M)中的第j个接收传感器；

步骤1.N+1、发射接收双工传感器Sd(1)与发射声波机F（1）断开，发射接收双工传感器Sd(1)进入与地线连接的短路状态；

步骤i、步骤i为步骤2～步骤M-1中的一个步骤，选通声波传感器组S(i)中的发射接收双工传感器Sd(i)发射声波、其他M-1个选通声波传感器组S(1)～S（i-1）、S(i+1)～S（M）接收声波，具体为：

步骤i.0、选通发射接收双工传感器Sd(i)与声波发射机F（i）连接；发射接收双工传感器Sd(i)发射声波，M-i个发射接收双工传感器Sd(i+1)～Sd（M）接收声波信号；

步骤i.j、步骤i.j为步骤i.1～步骤i.N中的一个步骤，发射接收双工传感器Sd(i)发射声波，M-1个接收传感器Sr(1j)～Sr(（i-1）j)、Sr(（i+1）j)～Sr(Mj)接收声波信号；

步骤i.N+1、发射接收双工传感器Sd(i)与发射声波机F（i）断开，发射接收双工传感器Sd(i)进入与地线连接的短路状态；

步骤M、选通声波传感器组S(M)中的发射接收双工传感器Sd(M)发射声波、控制其他M-1个选通声波传感器组S(1)～S(M-1)接收声波，具体为：

步骤M.0、发射接收双工传感器Sd(M)与声波发射机F（M）连接；

步骤M.j、步骤M.j为步骤M.1～步骤M.N中的一个步骤，发射接收双工传感器Sd(M)发射声波，M-1个接收传感器Sr(1j)～Sr((M-1)j)接收声波信号；

步骤M.N+1、发射接收双工传感器Sd(M)与发射声波机F（M）断开，发射接收双工传感器Sd(M)进入与地线连接的短路状态。

2.根据权利要求1所述的一种基于选通声波传感器组的基桩检测控制方法，其特征在于：声波发射接收双工传感器Sd(i)发射声波时，传感器选通模块SC（i）将其他N个接收传感器Sr（i1）～Sr（iN）设置为与地线连接的短路状态。

3.根据权利要求1所述的一种基于选通声波传感器组的基桩检测控制方法，其特征在于：发射接收双工传感器Sd(i)接收声波信号时,传感器选通模块SC（i）将其他N个接收传感器Sr（i1）～Sr（iN）设置为与地线连接的短路状态。

4.根据权利要求1所述的一种基于选通声波传感器组的基桩检测控制方法，其特征在于：接收传感器Sr(ij)接收声波信号时，i∈﹛1～M﹜，j∈﹛1～N﹜，传感器选通模块SC（i）将发射接收双工传感器Sd(i)设置为与地线连接的短路状态、将其他N-1个接收传感器Sr（i1）～Sr（i（i-1））,Sr（i（i+1））～Sr（iN）设置为与地线连接的短路状态。

5.一种基于选通声波传感器组的基桩检测控制装置，包括声波仪I、1个高度位置编码器FMA、M个选通声波传感器组S（i），S（i）∈﹛S（1）～S（M）﹜，3≤M≤10，其中声波仪I包括计算机***C、控制单元P、M个接收通道Tr（i），每个选通声波传感器组S（i）包括1个传感器选通模块SC（i）、1个放大模块G（i）、一个声波发射机F（i）、1个发射接收双工传感器Sd（i）、N个接收传感器Sr（ij），i∈﹛1～M﹜，j∈﹛1～N﹜，1≤N≤9，同一选通声波传感器组S（i）中的1个发射接收双工传感器Sd（i）和N个接收传感器Sr(ij)沿垂线方向排布，相邻的发射接收双工传感器Sd（i）、接收传感器Sr(ij)之间的间距在0.05m～1.00m范围，发射接收双工传感器Sd（i）排布在最下端；

计算机***C与控制单元P连接；

控制单元P与高度位置编码器FMA连接；

控制单元P与M个接收通道Tr（i）连接；

控制单元P分别与M个选通声波传感器组S（i）的控制线L1（i）连接；

高度位置编码器FMA与控制单元P连接；

接收通道Tr（i）与控制单元P连接、接收通道Tr（i）与选通声波传感器组S（i）中的信号线L2（i）连接；

发射接收双工传感器Sd(i)与传感器选通模块SC（i）连接；

接收传感器Sr(ij)与传感器选通模块SC（i）连接；

传感器选通模块SC（i）与控制线L1（i）连接、与放大模块G（i）连接、与声波发射机F（i）连接；

放大模块G（i）与与控制线L1（i）连接、与信号线L2（i）连接声波发射机F（i）与控制线L1（i）连接。