一種成孔成槽多參數(shù)綜合檢測(cè)裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種成孔成槽多參數(shù)綜合檢測(cè)裝置及方法。該裝置的檢測(cè)探頭包括電機(jī)組件、探針組件、探頭電路板和超聲波換能器，電機(jī)組件的電機(jī)固定在軸承座上且電機(jī)的動(dòng)力輸出端與設(shè)于軸承座上方的第一齒輪軸連接，第一齒輪與探針組件的設(shè)于軸承座上方的第二齒輪嚙合，帶動(dòng)探針組件中的絲桿運(yùn)動(dòng)，探頭電路板中的控制單元接收地面主機(jī)的控制信號(hào)和向地面主機(jī)傳輸電機(jī)工作電流信號(hào)和傾角傳感器檢測(cè)到的傾角信號(hào)，電機(jī)工作電流的相對(duì)變化等效于探針?biāo)軌毫Φ南鄬?duì)變化，超聲波換能器設(shè)于腔體的側(cè)壁上且通過電纜與地面主機(jī)連接。本發(fā)明下放一次檢測(cè)探頭即可實(shí)現(xiàn)不同深度位置的孔徑孔斜檢測(cè)和沉渣厚度檢測(cè)，提高了檢測(cè)效率且測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
【專利說明】
一種成孔成槽多參數(shù)綜合檢測(cè)裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及工程技術(shù)中鉆孔灌注粧成孔或地下連續(xù)墻成槽施工質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種成孔成槽多參數(shù)綜合檢測(cè)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鉆孔灌注粧成孔的孔徑、孔斜(垂直度)、孔深和沉渣厚度是評(píng)價(jià)粧孔施工質(zhì)量的四個(gè)主要技術(shù)指標(biāo)，《建筑粧基技術(shù)規(guī)范JGJ94-2008》、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50007-2011》、天津地方規(guī)范《鉆孔灌注粧成孔、地下連續(xù)墻成槽檢測(cè)技術(shù)規(guī)程DB/T29-112-2010》和江蘇省地方規(guī)范《鉆孔灌注粧成孔、地下連續(xù)墻成槽質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)規(guī)程DGJ32TJ 117-2011》等規(guī)范均對(duì)此作了明確規(guī)定。
[0003]其中，在現(xiàn)有技術(shù)中，孔徑和孔斜通常采用一種檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，如超聲波成孔檢測(cè)設(shè)備，沉渣厚度采用另一種檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，如電參量法或測(cè)針測(cè)餅法沉渣厚度檢測(cè)儀。在工程實(shí)際檢測(cè)中，成孔施工完成后，先用成孔檢測(cè)設(shè)備對(duì)孔徑孔斜進(jìn)行檢測(cè)，然后再換用沉渣厚度檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)孔底沉渣厚度。這樣，要完成一次完整的成孔施工質(zhì)量檢測(cè)任務(wù)，需要準(zhǔn)備多套不同設(shè)備，在檢測(cè)過程中，不同設(shè)備之間的更換需耗費(fèi)更多的時(shí)間，影響施工進(jìn)度。
[0004]此外，現(xiàn)有的孔底沉渣厚度檢測(cè)方法包括帶傾角測(cè)量的測(cè)針測(cè)餅法，該方法采用傾角傳感器實(shí)時(shí)測(cè)定探頭的傾斜角度并上傳到檢測(cè)儀器，實(shí)時(shí)顯示傾角-探針伸出長(zhǎng)度曲線，從傾角曲線上尋找角度突然變大的拐點(diǎn)，拐點(diǎn)對(duì)應(yīng)的探針伸出長(zhǎng)度即為沉渣厚度，沒有拐點(diǎn)出現(xiàn)即判定為沉渣厚度超出了探針檢測(cè)范圍。但是該方法存在如下不足:當(dāng)沉渣表面很平整時(shí)，測(cè)針抵住硬巖并將探頭頂起，若探頭不明顯傾斜，傾角曲線無明顯變化拐點(diǎn)，此時(shí)會(huì)誤判為沉渣厚度超出了探針檢測(cè)范圍；當(dāng)沉渣表面很不平整時(shí)，探頭起始傾斜角度就很大，探頭在傾斜狀態(tài)下工作時(shí)，測(cè)針稍遇阻力即會(huì)使探頭傾斜角度更大，在傾角曲線上會(huì)誤判為已經(jīng)達(dá)到沉渣下表面。因而該方法測(cè)量結(jié)果既不可靠也不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005 ]有鑒于此，有必要提供一種既能提尚成孔檢測(cè)效率，又能提尚孔徑、孔斜和沉漁厚度檢測(cè)準(zhǔn)確性和可靠性的成孔成槽多參數(shù)綜合檢測(cè)裝置及方法。
[0006]—種成孔成槽多參數(shù)綜合檢測(cè)裝置，包括檢測(cè)探頭、通過電纜與檢測(cè)探頭連接的地面電纜絞車、通過信號(hào)線與地面電纜絞車連接的地面主機(jī)；
[0007]檢測(cè)探頭包括密封腔體組件、電機(jī)組件、探針組件、探頭電路板和超聲波換能器；
[0008]密封腔體組件包括從下到上依次同軸設(shè)置的腔底盤、腔體、腔體蓋;腔體蓋的頂部設(shè)有用于固定電纜一端的固定孔，腔體蓋與腔體的頂部密封連接;腔體的底部設(shè)有底部固定座，底部固定座的下側(cè)通過動(dòng)密封螺母與腔底盤密封連接；
[0009]電機(jī)組件包括軸承座、電機(jī)、第一齒輪；軸承座的兩端通過連接件與腔體內(nèi)壁固定;電機(jī)固定于軸承座上，且電機(jī)的動(dòng)力輸出端與設(shè)于軸承座上方的第一齒輪軸連接；
[0010]探針組件包括探針、牽引螺母、絲桿、第二齒輪、兩個(gè)導(dǎo)向軸;探針設(shè)置在牽引螺母底部，探針依次穿過并伸出底部固定座、動(dòng)密封螺母和腔底盤;牽引螺母與絲桿同軸套合；絲桿的軸承部固定在軸承座上，絲桿的頂部通過設(shè)于軸承座上方的第二齒輪與第一齒輪嚙合;兩根導(dǎo)向軸與絲桿平行設(shè)置，且導(dǎo)向軸的一端固定在軸承座上，導(dǎo)向軸的另一端固定在動(dòng)密封螺母的限位孔內(nèi)；牽引螺母兩側(cè)的限位凸起與兩根導(dǎo)向軸滑動(dòng)配合；
[0011]探頭電路板的一端固定在腔體蓋內(nèi)側(cè)，且探頭電路板設(shè)于軸承座的另一側(cè);探頭電路板包括控制單元、傾角傳感器、電流A/D轉(zhuǎn)換器、RS485接口、電源模塊；電源模塊分別與控制單元、電機(jī)電連接;電流A/D轉(zhuǎn)換器一端與電機(jī)電連接，電流A/D轉(zhuǎn)換器另一端與控制單元電連接;傾角傳感器與控制單元電連接;控制單元通過與RS485接口電連接的電纜接收地面主機(jī)的控制信號(hào)和向地面主機(jī)傳輸傾角信號(hào)和電機(jī)工作電流信號(hào);控制單元的輸出端與電機(jī)的控制端電連接;其中，電機(jī)工作電流的相對(duì)變化等效于探針?biāo)軌毫Φ南鄬?duì)變化；
[0012]超聲波換能器設(shè)于腔體的側(cè)壁上，且超聲波換能器通過電纜的信號(hào)線與地面主機(jī)電連接。
[0013]以及一種成孔成槽多參數(shù)綜合檢測(cè)方法，該方法包括如下步驟:
[0014]步驟(I):將檢測(cè)探頭的防水插座連接到與電纜絞車連接的電纜的防水插頭上，電纜絞車通過信號(hào)線與地面主機(jī)連接;并設(shè)置地面主機(jī)參數(shù)；
[0015]步驟(2):地面主機(jī)控制電纜絞車下放檢測(cè)探頭，并記錄檢測(cè)探頭下放深度；
[0016]步驟(3):在探頭下放過程中，地面主機(jī)按照設(shè)定的深度間隔或時(shí)間間隔自動(dòng)控制超聲波換能器沿水平方向發(fā)射超聲波，超聲波換能器同步接收同側(cè)孔壁反射回的超聲波信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過電纜傳輸至地面主機(jī)；
[0017]步驟(4):地面主機(jī)對(duì)電信號(hào)進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)、分析和處理，確定孔壁反射信號(hào)返回時(shí)間，計(jì)算該側(cè)超聲波換能器與同側(cè)孔壁的距離；
[0018]步驟(5):探頭上的多個(gè)超聲波換能器在同一深度位置依次完成一次超聲波換能器與同側(cè)孔壁的距離測(cè)定后，計(jì)算所述深度位置的孔徑和孔斜，直至檢測(cè)探頭到達(dá)孔底；
[0019]步驟(6):判斷是否檢測(cè)沉渣厚度;如果是，轉(zhuǎn)入步驟(7);如果否，轉(zhuǎn)入步驟(10);
[0020]步驟(7):地面主機(jī)向檢測(cè)探頭的控制單元發(fā)送啟動(dòng)測(cè)量信號(hào)，并開始記錄探針伸出時(shí)間;控制單元接收啟動(dòng)信號(hào)后控制檢測(cè)探頭內(nèi)的電機(jī)工作，使探針以恒定速度伸出；控制單元實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)檢測(cè)探頭的傾角和電機(jī)工作電流，并傳輸至地面主機(jī)；
[0021]步驟(8):地面主機(jī)實(shí)時(shí)顯示探頭壓力-探針伸出長(zhǎng)度曲線和傾角-探針伸出長(zhǎng)度曲線;其中，電機(jī)工作電流的相對(duì)變化等效于探針?biāo)軌毫Φ南鄬?duì)變化;探針伸出長(zhǎng)度等于探針伸出時(shí)間乘以恒定速度；
[0022]步驟(9):探針抵達(dá)沉渣底部的硬巖層時(shí)，探針伸出受阻并將檢測(cè)探頭慢慢頂起，電機(jī)負(fù)載驟然增大，電機(jī)工作電流也突然增大，檢測(cè)探頭的傾角也開始增大，地面主機(jī)的探頭壓力-探針伸出長(zhǎng)度曲線和傾角-探針伸出長(zhǎng)度曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)；同時(shí)出現(xiàn)的拐點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的探針伸出長(zhǎng)度即為沉渣厚度；
[0023]步驟(10):參數(shù)檢測(cè)結(jié)束。
[0024]采用本發(fā)明的成孔成槽多參數(shù)綜合檢測(cè)裝置及方法，在檢測(cè)探頭從孔口下放到孔底的過程中啟動(dòng)孔徑孔斜檢測(cè)功能，通過超聲波換能器測(cè)定不同深度位置的孔徑和孔斜，在檢測(cè)探頭下放到孔底后啟動(dòng)沉渣厚度檢測(cè)功能，通過同步測(cè)定檢測(cè)探頭的傾角和探針壓力，兩者相互驗(yàn)證，提高了沉渣下分界面判定的可靠性和準(zhǔn)確性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了下放一次檢測(cè)探頭即可完成成孔成槽多參數(shù)檢測(cè)功能，提高了檢測(cè)效率和準(zhǔn)確性。另外，通過探頭傾角參量來判斷探頭的初始狀態(tài)，并對(duì)探頭初始狀態(tài)做出調(diào)整，可保證探針垂直向下伸出，提高檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性;將探針絲桿與電機(jī)平行設(shè)置，大大減小了探頭的長(zhǎng)度，有利于增大沉渣厚度檢測(cè)的量程范圍；將電機(jī)工作電流等效于探針?biāo)軌毫Γ?jiǎn)化了探頭結(jié)構(gòu)，提高了探頭工作可靠性和準(zhǔn)確性。
【附圖說明】
[0025]圖1為本發(fā)明成孔成槽多參數(shù)綜合檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為檢測(cè)探頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為圖2中I處放大圖；
[0028]圖4為檢測(cè)探頭的剖面圖；
[0029]圖5為探頭電路板的結(jié)構(gòu)框圖；
[0030]圖6A為壓力-探針伸出長(zhǎng)度曲線；
[0031]圖6B為傾角-探針伸出長(zhǎng)度曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0033]本發(fā)明提供一種成孔成槽多參數(shù)綜合檢測(cè)裝置，如圖1所示，包括:檢測(cè)探頭100、地面主機(jī)200和地面電纜絞車300，檢測(cè)探頭100通過電纜400與地面電纜絞車300連接，地面電纜絞車300通過信號(hào)線與地面主機(jī)200連接。
[0034]如圖1至4所示，檢測(cè)探頭100包括密封腔體組件101、電機(jī)組件102、探針組件103、探頭電路板104和超聲波換能器105。具體的，密封腔體組件101包括從下到上依次同軸設(shè)置的腔底盤1011、腔體1012、腔體蓋1014。腔體蓋1014的頂部設(shè)有用于固定電纜400—端的固定孔1016。腔體蓋1014與腔體1012的頂部密封連接。腔體1012的底部設(shè)有底部固定座1017，底部固定座1017的下側(cè)通過動(dòng)密封螺母1013與腔底盤1011密封連接。優(yōu)選的，腔體蓋1014的上方一側(cè)設(shè)有與電纜400的防水插頭連接的防水插座1015。
[0035]電機(jī)組件102包括軸承座1021、電機(jī)1022、第一齒輪1023。軸承座1021的兩端通過連接件與腔體1012內(nèi)壁固定。電機(jī)1022固定于軸承座1021上，且電機(jī)1022的動(dòng)力輸出端與設(shè)于軸承座上方的第一齒輪1023軸連接。
[0036]探針組件103包括探針1031、牽引螺母1032、限位開關(guān)觸頭1033、絲桿1034、上限位開關(guān)1035、下限位開關(guān)1036、下限位開關(guān)固定座1037、第二齒輪1038、兩個(gè)導(dǎo)向軸1039。探針1031設(shè)置在牽引螺母1032底部，探針1031依次穿過并伸出底部固定座1017、動(dòng)密封螺母1013和腔底盤1011。牽引螺母1032與絲桿1034同軸套合，且牽引螺母1032的上方設(shè)有限位開關(guān)觸頭1033。絲桿1034的軸承部固定在軸承座1021上，絲桿1034的頂部通過設(shè)于軸承座(1021)上方的第二齒輪1038與第一齒輪1023嚙合。兩根導(dǎo)向軸1039與絲桿1034同軸套合，且導(dǎo)向軸1039的一端固定在軸承座1021上，導(dǎo)向軸1039的另一端固定在動(dòng)密封螺母1013的限位孔內(nèi)。牽引螺母1032兩側(cè)的限位凸起與兩根導(dǎo)向軸1039滑動(dòng)配合。上限位開關(guān)1035的一端固定在軸承座1021底部。下限位開關(guān)固定座1037設(shè)于底部固定座1017同軸套合。下限位開關(guān)固定座1037上設(shè)有與上限位開關(guān)1035相對(duì)設(shè)置的下限位開關(guān)1036。
[0037]優(yōu)選的，動(dòng)密封螺母1013內(nèi)設(shè)有壓入式密封圈和壓緊螺母，探針1031在密封圈內(nèi)來回運(yùn)動(dòng)不漏水。具體的，探針1031與密封腔體組件101的動(dòng)密封采用O型密封圈與唇形壓入式密封圈結(jié)合方式，通過調(diào)節(jié)唇形壓入式密封圈壓緊螺母的松緊程度來調(diào)節(jié)動(dòng)密封的等級(jí)，提高密封腔體組件101的防水性能。唇形壓入式密封圈前端的O型密封圈作為第一層密封既可增強(qiáng)防水性能，又可阻擋泥漿細(xì)沙對(duì)唇形密封圈的損傷，提高動(dòng)密封的防水效果和使用壽命。
[0038]探頭電路板104的一端固定在腔體蓋1014內(nèi)側(cè)，且探頭電路板104設(shè)于軸承座1021的另一側(cè)。如圖5所示，探頭電路板104包括控制單元1041、傾角傳感器1042、電流A/D轉(zhuǎn)換器1043、RS485接口 1044、電源模塊1045。電源模塊1045分別與控制單元1041、電機(jī)1022電連接。電流A/D轉(zhuǎn)換器1043的一端與電機(jī)1022電連接，電流A/D轉(zhuǎn)換器1043另一端與控制單元1041電連接。傾角傳感器1042與控制單元1041電連接?？刂茊卧?041通過與RS485接口電連接的電纜400接收地面主機(jī)200的控制信號(hào)和向地面主機(jī)200傳輸實(shí)時(shí)測(cè)定的傾角信號(hào)和電機(jī)工作電流信號(hào)。其中，RS485接口通過RS485雙絞線與防水插座1015電連接?？刂茊卧?041與上限位開關(guān)1035、下限位開關(guān)1036電連接。控制單元1041的輸出端與電機(jī)1022的控制端電連接。當(dāng)限位開關(guān)觸頭1033觸碰下限位開關(guān)1036或上限位開關(guān)1035時(shí)，控制單元1041控制電機(jī)1022停止工作。控制單元1041通過控制電機(jī)1022工作控制探針以恒定速度V伸出，同時(shí)控制單元1041記錄電機(jī)開始工作到探針觸碰下限位開關(guān)1036之間的時(shí)間，即探針伸出時(shí)間T。探針伸出長(zhǎng)度即為恒定速度V乘以探針伸出時(shí)間T。由于探針受到阻力后，電機(jī)的輸出功率增大，與此對(duì)應(yīng)的，電機(jī)的輸入功率也增大，電機(jī)的工作電流也增大，因此，探針?biāo)軌毫νㄟ^測(cè)定探頭電機(jī)工作電流得到，也就是說，電機(jī)工作電流的相對(duì)變化等效于探針?biāo)軌毫Φ南鄬?duì)變化。地面主機(jī)200實(shí)時(shí)顯示壓力-探針伸出長(zhǎng)度曲線和傾角-探針伸出長(zhǎng)度曲線。根據(jù)圖6A、6B分別所示的壓力-探針伸出長(zhǎng)度曲線、傾角-探針伸出長(zhǎng)度曲線，當(dāng)探針伸出長(zhǎng)度為94mm時(shí)，傾角和壓力突變，則判定沉渣厚度為94mm。
[0039]超聲波換能器105設(shè)置在腔體1012的側(cè)壁上。超聲波換能器通過電纜400的信號(hào)線與地面主機(jī)200電連接。如圖2所示，超聲波換能器105為多個(gè)，多個(gè)超聲波換能器105沿腔體1012側(cè)壁底部同一周向成對(duì)設(shè)置，或沿腔體1012側(cè)壁底部不同高度的周向成對(duì)設(shè)置。
[0040]其中，地面電纜絞車既可為電動(dòng)絞車，也可為手動(dòng)絞車。電纜絞車帶有電纜下放深度檢測(cè)功能和下限位功能。探頭下放到孔底沉渣表面后電纜松弛，觸動(dòng)電纜絞車的下限位開關(guān)，電纜絞車停止電纜下放。
[0041 ]使用本發(fā)明的壓力-傾角式沉渣測(cè)厚儀進(jìn)行沉渣厚度測(cè)量的具體步驟如下:
[0042]步驟(I):將檢測(cè)探頭的防水插座連接到與電纜絞車連接的電纜的防水插頭上，電纜絞車通過信號(hào)線與地面主機(jī)連接;并設(shè)置地面主機(jī)參數(shù)。
[0043]其中，地面主機(jī)參數(shù)包括但不限于:設(shè)計(jì)孔深、設(shè)計(jì)孔徑、超聲波發(fā)射功率、探針最大運(yùn)動(dòng)行程。
[0044]步驟(2):地面主機(jī)控制電纜絞車下放檢測(cè)探頭，并記錄檢測(cè)探頭下放深度。
[0045]步驟(3):在探頭下放過程中，地面主機(jī)按照設(shè)定的深度間隔或時(shí)間間隔自動(dòng)控制超聲波換能器沿水平方向發(fā)射超聲波，超聲波換能器同步接收同側(cè)孔壁反射回的超聲波信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過電纜傳輸至地面主機(jī)。
[0046]其中，地面主機(jī)根據(jù)反射的超聲波信號(hào)實(shí)時(shí)調(diào)整超聲波換能器通道的信號(hào)增益，衰減噪聲，增強(qiáng)孔壁的反射信號(hào)。
[0047]步驟(4):地面主機(jī)對(duì)電信號(hào)進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)、分析和處理，確定孔壁反射信號(hào)返回時(shí)間，計(jì)算該側(cè)超聲波換能器與同側(cè)孔壁的距離。
[0048]具體的，地面主機(jī)對(duì)電信號(hào)進(jìn)行程控放大、數(shù)字濾波、對(duì)數(shù)放大等預(yù)處理過程，將經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)、分析和處理。地面主機(jī)根據(jù)回波波形確定孔壁反射信號(hào)返回時(shí)間，計(jì)算該側(cè)超聲波換能器與同側(cè)孔壁的距離。
[0049]步驟(5):探頭上的多個(gè)超聲波換能器在同一深度位置依次完成一次超聲波換能器與同側(cè)孔壁的距離測(cè)定后，計(jì)算所述深度位置的孔徑和孔斜，直至檢測(cè)探頭到達(dá)孔底。
[0050]具體的，當(dāng)探頭到達(dá)孔底，電纜絞車下限位開關(guān)動(dòng)作，探頭停止下放，下行孔徑檢測(cè)結(jié)束。
[0051]步驟(6):判斷是否檢測(cè)沉渣厚度;如果是，轉(zhuǎn)入步驟(7);如果否，轉(zhuǎn)入步驟(10)。
[0052]步驟(7):地面主機(jī)向檢測(cè)探頭的控制單元發(fā)送啟動(dòng)測(cè)量信號(hào)，并開始記錄探針伸出時(shí)間;控制單元接收啟動(dòng)信號(hào)后控制檢測(cè)探頭內(nèi)的電機(jī)工作，使探針以恒定速度伸出；控制單元實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)檢測(cè)探頭的傾角和電機(jī)工作電流，并傳輸至地面主機(jī)。
[0053]步驟(8):地面主機(jī)實(shí)時(shí)顯示探頭壓力-探針伸出長(zhǎng)度曲線和傾角-探針伸出長(zhǎng)度曲線;其中，電機(jī)工作電流的相對(duì)變化等效于探針?biāo)軌毫Φ南鄬?duì)變化;探針伸出長(zhǎng)度等于探針伸出時(shí)間乘以恒定速度。
[0054]步驟(9):探針抵達(dá)沉渣底部的硬巖層時(shí)，探針伸出受阻并將檢測(cè)探頭慢慢頂起，電機(jī)負(fù)載驟然增大，電機(jī)工作電流也突然增大，檢測(cè)探頭的傾角也開始增大，地面主機(jī)的探頭壓力-探針伸出長(zhǎng)度曲線和傾角-探針伸出長(zhǎng)度曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)；同時(shí)出現(xiàn)的拐點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的探針伸出長(zhǎng)度即為沉渣厚度。
[0055]步驟(10):參數(shù)檢測(cè)結(jié)束。
[0056]進(jìn)一步的，沉渣厚度檢測(cè)完成后，收回探針，收回探針的具體過程如下:
[0057]步驟(A):探針繼續(xù)伸出，直至到達(dá)探針運(yùn)動(dòng)最大行程，檢測(cè)探頭的限位開關(guān)觸頭觸碰下限位開關(guān)動(dòng)作，控制單元控制電機(jī)停止工作，地面主機(jī)停止記錄探針伸出時(shí)間并向控制單元發(fā)送停止測(cè)量信號(hào)；
[0058]步驟(B):控制單元接收停止測(cè)量信號(hào)，控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，探針回收;限位開關(guān)觸碰上限位開關(guān)動(dòng)作，控制單元控制電機(jī)停止工作。
[0059]優(yōu)選的，在執(zhí)行步驟(7)之前進(jìn)行探頭傾角校正步驟;探頭傾角校正步驟過程如下:
[0060]步驟(a):檢測(cè)探頭通過電纜絞車下放到孔底沉渣表面，檢測(cè)探頭的傾角傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)檢測(cè)探頭的傾角并傳輸至檢測(cè)探頭的控制單元，控制單元將傾角傳輸至地面主機(jī)；
[0061]步驟(b):地面主機(jī)判斷傾角是否大于預(yù)設(shè)的探頭傾角閾值，如果是，慢慢上提檢測(cè)探頭，直至檢測(cè)探頭的傾角小于探頭傾角閾值，電纜絞車停止提升；如果否，轉(zhuǎn)入步驟
(7)。
[0062]優(yōu)選的，當(dāng)步驟(6)判斷為不檢測(cè)沉渣厚度時(shí)，執(zhí)行如下步驟:
[0063]步驟(6.1):判斷提升檢測(cè)探頭時(shí)是否同步進(jìn)行孔徑和孔斜測(cè)量;如果是，轉(zhuǎn)入步驟(6.2);如果否，提升檢測(cè)探頭至孔口，轉(zhuǎn)入步驟(10);
[0064]步驟(6.2):在探頭提升過程中，地面主機(jī)按照設(shè)定的深度間隔或時(shí)間間隔自動(dòng)控制超聲波換能器沿水平方向發(fā)射超聲波，超聲波換能器同步接收同側(cè)孔壁反射回的超聲波信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過電纜傳輸至地面主機(jī)；
[0065]步驟(6.3):地面主機(jī)對(duì)電信號(hào)進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)、分析和處理，確定孔壁反射信號(hào)返回時(shí)間，計(jì)算該側(cè)超聲波換能器與同側(cè)孔壁的距離；
[0066]步驟(6.4):探頭上的多個(gè)超聲波換能器在同一深度位置依次完成一次超聲波換能器與同側(cè)孔壁的距離測(cè)定后，計(jì)算所述深度位置的孔徑和孔斜，直至檢測(cè)探頭到達(dá)孔口。
[0067]應(yīng)當(dāng)理解的，采用本發(fā)明的成孔成槽多參數(shù)綜合檢測(cè)裝置既可測(cè)沉渣厚度，也可測(cè)孔徑孔斜。
[0068]采用本發(fā)明的成孔成槽多參數(shù)綜合檢測(cè)裝置及方法，在檢測(cè)探頭從孔口下放到孔底的過程中啟動(dòng)孔徑孔斜檢測(cè)功能，通過超聲波換能器測(cè)定不同深度位置的孔徑和孔斜，在檢測(cè)探頭下放到孔底后啟動(dòng)沉渣厚度檢測(cè)功能，通過同步測(cè)定檢測(cè)探頭的傾角和探針壓力，兩者相互驗(yàn)證，提高了沉渣下分界面判定的可靠性和準(zhǔn)確性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了下放一次檢測(cè)探頭即可完成成孔成槽多參數(shù)檢測(cè)功能，提高了檢測(cè)效率和準(zhǔn)確性。
[0069]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種成孔成槽多參數(shù)綜合檢測(cè)裝置，包括檢測(cè)探頭(100)、通過電纜(400)與檢測(cè)探頭(100)連接的地面電纜絞車(300)、通過信號(hào)線與地面電纜絞車(300)連接的地面主機(jī)(200);其特征在于， 檢測(cè)探頭(100)包括密封腔體組件(101)、電機(jī)組件(102)、探針組件(103)、探頭電路板(104)和超聲波換能器(105); 密封腔體組件(101)包括從下到上依次同軸設(shè)置的腔底盤(1011)、腔體(1012)、腔體蓋(1014);腔體蓋(1014)的頂部設(shè)有用于固定電纜(400)—端的固定孔(1016)，腔體蓋(1014)與腔體(1012)的頂部密封連接;腔體(1012)的底部設(shè)有底部固定座(1017)，底部固定座(1017)的下側(cè)通過動(dòng)密封螺母(1013)與腔底盤(1011)密封連接； 電機(jī)組件(102)包括軸承座(1021)、電機(jī)(1022)、第一齒輪(1023);軸承座(1021)的兩端通過連接件與腔體(1012)內(nèi)壁固定；電機(jī)(1022)固定于軸承座(1021)上，且電機(jī)(1022)的動(dòng)力輸出端與設(shè)于軸承座(1021)上方的第一齒輪(1023)軸連接； 探針組件(103)包括探針(1031)、牽引螺母(1032)、絲桿(1034)、第二齒輪(1038)、兩個(gè)導(dǎo)向軸(1039);探針(1031)設(shè)置在牽引螺母(1032)底部，探針(1031)依次穿過并伸出底部固定座(1017)、動(dòng)密封螺母(1013)和腔底盤(1011);牽引螺母(1032)與絲桿(1034)同軸套合；絲桿(1034)的軸承部固定在軸承座(1021)上，絲桿(1034)的頂部通過設(shè)于軸承座(1021)上方的第二齒輪(1038)與第一齒輪(1023)嚙合;兩根導(dǎo)向軸(1039)與絲桿(1034)平行設(shè)置，且導(dǎo)向軸(1039)的一端固定在軸承座(1021)上，導(dǎo)向軸(1039)的另一端固定在動(dòng)密封螺母(1013)的限位孔內(nèi)；牽引螺母(1032)兩側(cè)的限位凸起與兩根導(dǎo)向軸(1039)滑動(dòng)配合； 探頭電路板(104)的一端固定在腔體蓋(1014)內(nèi)側(cè)，且探頭電路板(104)設(shè)于軸承座(1021)的另一側(cè);探頭電路板(104)包括控制單元(1041)、傾角傳感器(1042)、電流A/D轉(zhuǎn)換器(1043)、RS485接口(1044)、電源模塊(1045);電源模塊(1045)分別與控制單元(1041)、電機(jī)(1022)電連接；電流A/D轉(zhuǎn)換器(1043)—端與電機(jī)(1022)電連接，電流A/D轉(zhuǎn)換器(1043)另一端與控制單元(1041)電連接;傾角傳感器(1042)與控制單元(1041)電連接;控制單元(1041)通過與RS485接口(1044)電連接的電纜(400)接收地面主機(jī)(200)的控制信號(hào)和向地面主機(jī)(200)傳輸傾角信號(hào)和電機(jī)工作電流信號(hào);控制單元(1041)的輸出端與電機(jī)(1022)的控制端電連接;其中，電機(jī)工作電流的相對(duì)變化等效于探針?biāo)軌毫Φ南鄬?duì)變化； 超聲波換能器(105)設(shè)于腔體(1012)的側(cè)壁上，且超聲波換能器(105)通過電纜(400)的信號(hào)線與地面主機(jī)(200)電連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種成孔成槽多參數(shù)綜合檢測(cè)裝置，其特征在于，超聲波換能器(105)具有多個(gè)，多個(gè)超聲波換能器(105)沿腔體(1012)側(cè)壁底部同一周向或不同高度周向成對(duì)設(shè)置。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種成孔成槽多參數(shù)綜合檢測(cè)裝置，其特征在于，所述探針組件(103)還包括限位開關(guān)觸頭(1033)、上限位開關(guān)(1035)、下限位開關(guān)(1036)、下限位開關(guān)固定座(1037)，限位開關(guān)觸頭(1033)設(shè)于牽引螺母(1032)的上方;上限位開關(guān)(1035)的一端固定在軸承座(1021)底部；下限位開關(guān)固定座(1037)與底部固定座(1017)同軸套合，下限位開關(guān)固定座(1037)上設(shè)有與上限位開關(guān)(1035)相對(duì)設(shè)置的下限位開關(guān)(1036);上限位開關(guān)(1035)、下限位開關(guān)(1036)與控制單元(1041)的輸入端電連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種成孔成槽多參數(shù)綜合檢測(cè)裝置，其特征在于，所述動(dòng)密封螺母(1013)內(nèi)設(shè)有壓入式密封圈和壓緊螺母。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種成孔成槽多參數(shù)綜合檢測(cè)裝置，其特征在于，所述腔體蓋(1014)的上方一側(cè)設(shè)有與電纜(400)的防水插頭連接的防水插座(1015)。6.一種成孔成槽多參數(shù)綜合檢測(cè)方法，其特征在于:該方法包括如下步驟: 步驟(I):將檢測(cè)探頭的防水插座連接到與電纜絞車連接的電纜的防水插頭上，電纜絞車通過信號(hào)線與地面主機(jī)連接;并設(shè)置地面主機(jī)參數(shù)； 步驟(2):地面主機(jī)控制電纜絞車下放檢測(cè)探頭，并記錄檢測(cè)探頭下放深度； 步驟(3):在探頭下放過程中，地面主機(jī)按照設(shè)定的深度間隔或時(shí)間間隔自動(dòng)控制超聲波換能器沿水平方向發(fā)射超聲波，超聲波換能器同步接收同側(cè)孔壁反射回的超聲波信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過電纜傳輸至地面主機(jī)； 步驟(4):地面主機(jī)對(duì)電信號(hào)進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)、分析和處理，確定孔壁反射信號(hào)返回時(shí)間，計(jì)算該側(cè)超聲波換能器與同側(cè)孔壁的距離； 步驟(5):探頭上的多個(gè)超聲波換能器在同一深度位置依次完成一次超聲波換能器與同側(cè)孔壁的距離測(cè)定后，計(jì)算所述深度位置的孔徑和孔斜，直至檢測(cè)探頭到達(dá)孔底； 步驟(6):判斷是否檢測(cè)沉渣厚度;如果是，轉(zhuǎn)入步驟(7);如果否，轉(zhuǎn)入步驟(10); 步驟(7):地面主機(jī)向檢測(cè)探頭的控制單元發(fā)送啟動(dòng)測(cè)量信號(hào)，并開始記錄探針伸出時(shí)間;控制單元接收啟動(dòng)信號(hào)后控制檢測(cè)探頭內(nèi)的電機(jī)工作，使探針以恒定速度伸出；控制單元實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)檢測(cè)探頭的傾角和電機(jī)工作電流，并傳輸至地面主機(jī)； 步驟(8):地面主機(jī)實(shí)時(shí)顯示探頭壓力-探針伸出長(zhǎng)度曲線和傾角-探針伸出長(zhǎng)度曲線；其中，電機(jī)工作電流的相對(duì)變化等效于探針?biāo)軌毫Φ南鄬?duì)變化;探針伸出長(zhǎng)度等于探針伸出時(shí)間乘以恒定速度； 步驟(9):探針抵達(dá)沉渣底部的硬巖層時(shí)，探針伸出受阻并將檢測(cè)探頭慢慢頂起，電機(jī)負(fù)載驟然增大，電機(jī)工作電流也突然增大，檢測(cè)探頭的傾角也開始增大，地面主機(jī)的探頭壓力-探針伸出長(zhǎng)度曲線和傾角-探針伸出長(zhǎng)度曲線出現(xiàn)拐點(diǎn)；同時(shí)出現(xiàn)的拐點(diǎn)處對(duì)應(yīng)的探針伸出長(zhǎng)度即為沉渣厚度； 步驟(10):參數(shù)檢測(cè)結(jié)束。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種成孔成槽多參數(shù)綜合檢測(cè)方法，其特征在于: 在執(zhí)行步驟(7)之前進(jìn)行探頭傾角校正步驟;探頭傾角校正步驟過程如下: 步驟(a):檢測(cè)探頭通過電纜絞車下放到孔底沉渣表面，檢測(cè)探頭的傾角傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)檢測(cè)探頭的傾角并傳輸至檢測(cè)探頭的控制單元，控制單元將傾角傳輸至地面主機(jī)； 步驟(b):地面主機(jī)判斷傾角是否大于預(yù)設(shè)的探頭傾角閾值，如果是，慢慢上提檢測(cè)探頭，直至檢測(cè)探頭的傾角小于探頭傾角閾值，電纜絞車停止提升;如果否，轉(zhuǎn)入步驟(7)。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種成孔成槽多參數(shù)綜合檢測(cè)方法，其特征在于: 沉渣厚度檢測(cè)完成后，收回探針，收回探針的具體過程如下: 步驟(A):探針繼續(xù)伸出，直至到達(dá)探針運(yùn)動(dòng)最大行程，檢測(cè)探頭的限位開關(guān)觸頭觸碰下限位開關(guān)動(dòng)作，控制單元控制電機(jī)停止工作，地面主機(jī)停止記錄探針伸出時(shí)間并向控制單元發(fā)送停止測(cè)量信號(hào)； 步驟(B):控制單元接收停止測(cè)量信號(hào)，控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，探針回收;限位開關(guān)觸碰上限位開關(guān)動(dòng)作，控制單元控制電機(jī)停止工作。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種成孔成槽多參數(shù)綜合檢測(cè)方法，其特征在于:當(dāng)步驟(6)判斷為不檢測(cè)沉渣厚度時(shí)，執(zhí)行如下步驟: 步驟(6.1):判斷提升檢測(cè)探頭時(shí)是否同步進(jìn)行孔徑和孔斜測(cè)量；如果是，轉(zhuǎn)入步驟(6.2)；如果否，提升檢測(cè)探頭至孔口，轉(zhuǎn)入步驟(10); 步驟(6.2):在探頭提升過程中，地面主機(jī)按照設(shè)定的深度間隔或時(shí)間間隔自動(dòng)控制超聲波換能器沿水平方向發(fā)射超聲波，超聲波換能器同步接收同側(cè)孔壁反射回的超聲波信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過電纜傳輸至地面主機(jī)； 步驟(6.3):地面主機(jī)對(duì)電信號(hào)進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)、分析和處理，確定孔壁反射信號(hào)返回時(shí)間，計(jì)算該側(cè)超聲波換能器與同側(cè)孔壁的距離； 步驟(6.4):探頭上的多個(gè)超聲波換能器在同一深度位置依次完成一次超聲波換能器與同側(cè)孔壁的距離測(cè)定后，計(jì)算所述深度位置的孔徑和孔斜，直至檢測(cè)探頭到達(dá)孔口。
【文檔編號(hào)】E21B47/00GK105971584SQ201610493953
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月29日
【發(fā)明人】夏代林, 曾成林, 肖樂, 楊飛, 夏昇平, 吳自來, 孟紅霞
【申請(qǐng)人】武漢天宸偉業(yè)物探科技有限公司