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基于单片机的多通道声发射监测仪的研制.pdf

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武汉科技大学 硕士学位论文 第1页第一章绪论1.1声发射简介本文是利用声发射技术及其基本监测原理,专门针对岩体声发射信号的监测来展开深入研究的,下面先大致了解一下声发射技术的相关知识。1.1.1 声发射技术材料中由于能量从局部源快速释放而产生瞬态弹性波的现象称为声发射acousticemission,简称AE。声发射是一种常见的物理现象,如地震波、岩石破碎、金属开裂和铅芯折断等。大多数材料变形和断裂时都有声发射发生,其频率范围很宽,声发射信号幅度的变化范围也很广,以至于有些声发射信号入耳可以听到,而有些入耳则听不到。但是许多材料的声发射信号强度很弱,入耳不能直接听见,需要借助专门的检测仪器才能检测出来。用仪器探测、记录、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射技术,它是一种新兴的动态非破坏检测技术,涉及声发射源、波的传播、声电转换、信号处理、数据显示与记录、解释与评定等基本概念【l】,基本原理见图1.1所示。图1.1声发射技术基本原理材料在应力作用下的变形与丌裂是结构失效的重要机制。这种直接与变形和断裂机制有关的弹性波源,称为声发射源。声发射波的频率范围很宽,从次声频、声频直到超声频,可包括数Hz到数MHz;其幅度从微观的位错运动到大规模宏观断裂,在很大的范围内变化,按传感器的输出可包括数州到数百mV,不过多数为只能用高灵敏度传感器才能探测到的微弱振动【2】。用最灵敏的传感器,可探测到约为10。11I /llTI表面振动。声发射源发出的弹性波,经介质传播到达被检物体表面,引起表面的机械振动。经声发射传感器将表面的瞬念位移转换成电信号。声发射信号在经放大、处理后,形成其特性参数,并被记录与显示。最后,经数据的分析与解释,评定出声发射源的特性。声发射检测的主要目标是①确定声发射源的部位;②分析声发射源的性质;③确定声发射发生的时间或载荷;④按照有关的声发射标准评定声发射源的严重性。另一方面,声发射检测目前只能给出声发射源的空间方位、活度和强度,不能给出声发射源外缺陷的性质和大小,所以对超标声发射,需使用其它常规无损检测方法如超声检测、射线检测、磁粉检测、渗透检测等进行局部复检【31,以精确确定缺陷的性质、位置和大小。1.1.2声发射技术的特点第2页 武汉科技大学 硕士学位论文声发射技术与其他无损检测方法相比,具有两个基本差别一是它检测动态缺陷,如缺陷扩展,而不是检测表态缺陷;二是缺陷的信息直接来自缺陷本身,而不是靠外部输入来对缺陷进行扫查。这种差别导致该技术具有以下优点和局限性声发射检测技术的主要优点【4】有1可检测对结构安全更为有害的活动性缺陷。由于提供缺陷在应力作用下的动态信息,适于评价缺陷对结构的实际有害程度。2对大型构件,可提供整体或大范围的快速检测。由于不必进行繁杂的扫查操作,而只要布置好足够数量的传感器,经一次加载或试验过程,就可确定缺陷的部位,从而省工、省时、易于提高检测效率。3可提供缺陷随载荷、时间、温度等外部变量而变化的实时或连续信息,因而适用于工业过程中的在线监控及早期或临近破坏的预测。4对被检件接近要求不高,适于其他方法难于或不能接近环境下的检测,如高低温、核辐射、易燃、易爆及剧毒等环境。5对构件的几何形状不敏感,适于检测其他方法受到限制的形状复杂的构件。声发射检测技术的主要局限性【5】有1声发射特性对材料甚为敏感,又易受到机电噪声的干扰,因而对数据的正确解释要有更为丰富的数据库和现场检测经验。2声发射检测,一般需要适当的加载程序,且仅有一或二次加载检测的机会。多数情况下,可利用现成的加载条件,但有时还需要特殊准备。3由于声发射的不可逆性,实验过程中的声发射信号不可能通过多次加载重复获得,因此每次检测过程的信号获取是非常宝贵的,不可因人为疏忽而造成宝贵数据的丢失。4声发射检测所发现缺陷的定性定量功能需依赖于其他无损检测方法。由于上述特点,现阶段声发射技术主要用于①其他方法难以或不能适用的对象与环境;②重要构件的综合评价;③与安全性和经济性关系重大的对象。因此,声发射技术不是替代传统的方法,而是一种新的补充手段。1.1.3声发射源定位技术声的发射技术的核心问题是由接收的信号反推声发射源的问题,即所谓的“反向源“或“逆源”问题【61。声发射信号处理的最终目的是得到对声发射源的描述,其主要内容是源的位置、源的性质和源的严重性程度。目前基本上是以监测到的各种声发射信号参数来衡量源的严重性程度,如以信号的幅度、能量和计数等来衡量源的强度,以产生声发射信号的发射频率和能量释放速率来衡量源的活度,或者综合评定声发射信号的幅度、能量等参数承载荷或时间的变化等。声发射源的定位一般需由多通道声发射仪器来实现,也是多通道声发射仪最重要的功能之一。对于突发型和连续型的声发射信号需采用不同的声发射源定位方法,图1.2列出了目前人们常用的声发射信号的源定位方法【7J。武汉科技大学 硕士学位论文 第3页r一维定位r平面定位,_时差定位≮二维定位≮柱面定位,突发信号之 L三维定位L球面定位源定位j L区域定位鬻蓦蒜掣源定位 L信号到达顺序I r幅度测量式区域定位L连续信号{衰减测量式定位I互相关式时差定位耳涉式时差定位图1.2声发射源定位方法分类时差定位【8】是经对各个声发射通道信号到达时间差、波速和探头间距等参数的测量及一定的算法运算,来确定声源的坐标或位置,时差定位是一种精确而又复杂的定位方式,广泛用于试样和构件的检测。但它易丢失大量的低幅度信号,其定位精度又受波速、衰减、波形和构件形状等许多易变量的影响,因而在实际应用中也受到种种限制。区域定位是一种处理速度快、简便而又粗略的定位方式。主要用于复合材料等由于声发射频度过高、传播衰减过大或检测通道数有限而难以采用时差定位的场合。连续声发射信号源定位主要用于带压力的气液介质泄漏源的定位。本文对岩体声发射的监测拟采用探头阵法来进行源定位。根据被监测区域的特点可以将探头放置成两探头阵列组、三探头阵列组或四探头阵列组。目前最常用的声发射源时差平面定位探头阵列为三角形探头阵列。1.2声发射技术的应用现状目前,声发射监测技术主要用于【9】边坡、构筑物稳定性监测预报;瓦斯突出、煤爆岩爆等的预测预报;油、气、热田水压致裂过程监测,地下库房核废料库、油气库安全性评价与监测等。1边坡、构筑物稳定性监测这类监测的目的是评价岩体稳定性,指导治理加固、风险规避等。在流动性场所,如矿山采矿场、井巷掘进工作面,一般采用便携式监测。对大型边坡,则采用多通道系统。岩体声发射技术是从60年代开始的,借助些项技术在国内外已成功地预报了几次大岩体失稳事故。法国最早在这方面获得遥控监测的成功;同本岩体声发射技术已经可以将预报准确到前7小时;国内矿山系统的YSS系列岩体声发射监测仪,在岩体稳定性预测预报中应用也很成功。该系列仪器为参数型,根据声发射的事件率、能量率,预测岩体的失稳。同时,结合传感器的空间分布,对岩体破坏的部位作工程定位。2瓦斯突出、煤爆岩爆等的预测预报这类检测采用具备声源定位功能的多通道系统,对危险区域实行连续监测,定位接收到的声发射信号。根据声发射源的分布特征,尤其是相对集中程度,判断发生突出的潜在部位。同时,根据事件率等参数的变化,进行险情预报。美国、欧洲各国、南非、澳大利亚等在这方面的研究比较活跃。第4页 武汉科技大学 硕士学位论文3油、气、热田水压致裂过程监测这类检测,在水压致裂过程中,对声发射信号进行源定位,通过声源空间展布,指导水压致裂。同本在地热开发领域使用的这类声发射系统中,采用三维传感器,仅利用一个钻孔,即可完成检测工作。使用的声源定位软件精度很高。4地下库房安全性评价与监测该类检测的目的是库区的完整性密闭性。采用多通道声发射检测系统,在库区布设传感器网络,进行时、空领域的全方位监测。系统采集声发射参数事件率等,进行源定位,检测潜在的薄弱部位。美国在这方面的应用比较活跃,先后研制了多个型号的声发射系统。1.3声发射检测系统的类型自二十世纪六十年代术,首台声发射商品仪问世以来,已更新换代多次,在结构、功能、数字化程度和价格上均有甚大差异。发展到现在,声发射检测系统一般可分为功能单一的单通道型或双通道型、多通道多功能的通用型和工业专用型,其特点与适用范围110】如表1.1所示。表1.1不同类型的声发射监测仪的特点与适用范围类型 特点 适用范丽单/双 1.只有一个信号通道,功能单一,适于粗略检测,两个信 1.实验室试样的粗略检测通道 号通道可以完成一维源定位功能 2.现场构件的局部监视系统 2.多Hj模拟电路,处理速度快,适于实时指示 3.管道、焊接等采HJ两个信号3.多为量测计数或能量类简单参数,具有幅度及其分布等 通道进行一维的定位检测多参数测颦和分析功能4.小型、机动、廉价多通 1.可扩展多达数十个通道,并具有二维源定位功能 1.金属、复合材料等多种材料道系 2.具有多参数分析、多种信号鉴别、实时或事后分析功能 检测统 3.微机川于数据的采集、分析、定位计算、储存和显示 2.实验室和现场的开发和应用4.操作复杂、昂贵,但是适丁综合而精确分 3.人型构什的结构完整性评价全数 1.可扩展多达儿卣个通道,并具有二维源定位功能 1.进行材料的检测方法研究字化 2.具有多参数分析、多种信号鉴别、实时或事后分析功能 2.金属、复合材料等多种材料系统 3.采Hj DSP、FPGA等数字信号处理器件,具有分析、定 检测位计算、存储和3D显示功能 3.实验室和现场的开发和应用4.具有实时波形记录、频谱分析功能 4.人型构件的结构完整性评价5.适丁综合而精确分析1业 1.多为小型,功能单一 1.刀具破损监视专Hj 2.多为模拟电路,适于现场即时指示或报警 2.泄珏l;监视系统 3.价格为I业应川的重要冈素 3.旋转机械异常监视3.电器什多余物冲击噪音监视4.同体推进荆约条燃速测量本文所探讨的是岩体声发射监测仪,按规模分,有单通道便携式、多通道两大类按功能分,有参数型和综合型两类。其中,参数型是直接采集若干声发射参数,综合型则是采集并存储声发射信号波形,以便供后续处理,主要是用来进行声源定位。武汉科技大学 硕士学位论文 第5页1.4 国内外先进声发射仪器的简介当前,国内外研制声发射系统的公司主要有美国PAC公司、美国DW公司、德国Vallen Syst锄e司和中国声华科技有限公司,他们先后分别丌发了计算化程度高、体积和重量小的数字化多通道声发射检测分析系统,这些系统除能进行声发射参数实时测量和声发射源定位外,还可直接进行声发射波形的观察、显示、记录和频谱分析等功能。下面对美国PAC公司、德国Vallen SysteIIle和中国声华公司的主要声发射系统进行简单介绍。1美国PAC公司【ll】走在声发射系统研制前沿的美国声学物理公司PAC,最先将现代微处理技术引入到声发射检测系统,如DiSP系统,该系统采用插卡式并行处理结构,由PCI总线的PC机、前置放大器、传感器和多个并行处理的PCI.DSP.4卡组合而成,每块PCI.DSPq卡可处理4个AE通道,系统将传感器检测到的声发射信号送前置放大器放大,再通过PCI.DSP.4卡提取AE特征参数和波形数据,完成对声发射信号的采集记录处理。DiSP系统的软件系统采用Windows界面,进行处理并显示定位图、波形图、参数图等。定位软件具有三角形、四边形等多种定位方式,并允许传感器随着布局进行随即定位,三维定位软件对三维实体进行空间定位。除此之外,还可配雹小波分析、神经网络、模式识别等软件,用于复杂问题、复杂情况、复杂环境的声发射分析与研究。该系统总功能强大,但价格昂贵,单检测系统就需40万人发币,如果需增加配置软件或检测系统通道数,价格更高。另外,该公司还研制了SAMOS声发射检测系统。SAMOS系统其核心是并行处理PCI总线的PCI.8声发射功能卡,在一块板上具有8个通道的实时声发射特征提取、波形采集及信号处理的能力,它仍采用DSP技术作为PCI.8卡核心,是PAC公司目前集成化更高、价格低廉的系统,适合压力容器检测等工程应用。该系统售价约15万人民币。 2德国Vallen Systerne公司【12】AMSY-5声发射检测系统是该公司研制的新型设备,采用了人性化的设计,性能稳定,操作灵活,适用于压力容器、管道、航天、桥梁、贮罐、金属、复合材料、陶瓷、水泥、岩石、电路产品等方面检测。系统具有1-254通道,数据传输速度大于30000 AE.Hitgs,波形传输速度大于2.5M/s,配备了多种定位算法和分析软件。基本配置的AMSY-5声发射检测系统价格约为60万人民币。3声华科技有限公司【l 3J公司产品分SDAES数字声发射系统和SWAES全波形声发射检测系统。数字声发射检测系统以SDAE.5FPGA声发射数据采集卡为检测系统核心,可实现16位~D转换和5通道的声发射同步采样,采样完成后数据经PCI总线用DMA方式传送到PC,参数提取与信号分析、定位等功能全由PC配套软件实现。WAE8为声华公司生产的全波形声发射检测系统,数据采集卡为ADLINK公司的PCI.9812/10卡,5个通道的声发射信号直接进入16位A/D转换,转换后的数字信号进入一片超大规模FPGAI]阵列芯片以实时提取声发射参数和波形数据并进行数字信号处理。信号传输和软件系统与数字声发射系统一样。该公司也可选择性配置谱分析、小波分析、神经网络等信号分析软件。数字声发射检测系统售价为5力.左右,全波形声发射检测系统售价6力.左右。其谱分析、小波分析、神经网络等配套分析软件售价约为l万左右。第6页 武汉科技大学 硕士学位论文1.5本文的研究内容1.5.1本课题的研究背景及意义我国西北、西南以及部分山区、丘陵地区存在许多天然土质和岩质边坡【14】。由于植被破坏等原因,边坡产生失稳或失效导致滑坡,常常造成堵塞交通、堵江崩岸等灾害,不仅对生产安全造成威胁,有的甚至对当地脆弱的生态环境造成极大破坏。在交通、水利、水电、露天矿山等部门也存在着大量的边坡,对生产安全是一个严重的隐患。大量研究表明,滑坡是一个滑坡体孕育、发展直到最后发生的过程,是长期的、时断时续、时强时弱的非稳态的,具有明显活跃期和相对稳定期的交替过程。从这个角度来说,滑坡是可以预测预报的。滑坡的预测预报方法有多种,如测形变、测应力、温度和渗流观测、遥感勘测、以及声发射监测等等。在这些监测方法中,声发射监测法具有实时动态监测的优点,可以对破坏点进行源定位,而且便于信息传输,因而受到人们的广泛重视。在国内所有存在滑坡体隐患的区域中,三峡库区存在的滑坡体之多,范围之广在世界上都是罕有的【15】,其库区滑体的性质和种类也比较复杂,有些滑坡的隐蔽性比较大,因此要对三峡库区的滑坡实施监测,须在全面调查出所有可能的滑坡体前提下才能圈出危险区。采用实时动态监测的方法,既可以发现已有滑坡的活动情况,又可以发现新滑体以及老滑坡的复活。但是由于滑坡的发育时间比较长,加上地形、地质条件复杂,有些滑坡的监测条件是十分困难的。为了避免不必要的人员伤亡,实时动态监测的任务将交给长期埋设于监测点的监控终端负责,而工作人员尽量只出现在处于安全地带的监控房内。目前,国内外已经出现了一些专门针对岩体声发射的监测仪器,但是国外的仪器购买成本较高,不适合在国内大批量的使用;国内也有一些做得比较出色的此类监测仪器,譬如PXAE系列岩体声发射仪,就是专门针对岩体结构失稳的声发射现象进行监测和预警的,其使用的实际效果较明显,但也存在着监测到的静态参数不足、传输距离受限等问题。基于上述现场情况及技术背景,本文提出了一种基于单片机C8051F020的多通道声发射监测仪的设计方案,力图解决同类研究中的一些技术盲点,为三峡库区滑坡监测预报提供一种新的方法,以弥补变形量等静态参数的不足,更准确反映滑坡变形的动态过程。并利用声发射源的分布状态,掌握滑坡变形的空间态势;进一步提高我国滑坡滑动面深部监测预报工作的技术水平,提高工程安全监测资料的可靠性。另外,该多通道声发射监测仪还可应用于高边坡变形监测、输水隧道和地下厂房丌挖及运营过程中的变形监测,同样具有广泛的市场与发展潜力。因此,本文所论述的设计方案具有广阔的应用前景和推广价值。1.5.2本文的主要工作及结构本文所论述的基于单片机C8051F020的多通道声发射监测仪,是滑坡滑动面破裂追踪系统的核心硬件,主要由单片机控制模块、信号处理模块、无线通信模块、数据存储器的扩展模块和供电电源模块等五部分构成。它是一个多参数、多途径的综合监测预报系统。本系统最后可以实现的功能为既可以根据声发射参数的变化,评价岩土体的稳定状态,武汉科技大学 硕士学位论文 第7页也能通过声发射源定位技术确定岩土体变形破坏的空间特征,从而达到预防滑坡危害,减小财产损失和人员伤亡。本系统设计的主要工作是多通道声发射监测仪各模块的硬件设计和相应控制软件的实现。其基本原理是利用固体材料变形过程中会产生声发射现象,通过设置于空间不同部位的传感器采集到的滑坡滑动面变形破裂过程中所激发的弹性波首次到达时间差,确定滑坡滑动面变形破裂空间方位,进而实现滑坡滑动面破裂实时追踪与滑坡预报。本文第一章为绪论,不仅阐述了声发射技术的概念、优点与局限性及声发射检测的基本原理,还详细介绍了声发射监测系统的类型、目前的应用现状及国内外领先声发射仪器的研究现状,提出了本课题的研究背景及意义,概括性地介绍了本文主要的研究内容。第二章对多通道声发射监测仪的主要构成模块进行参数设计及相关器件的选型。第三章根据第二章所阐述的参数设计要求和已经选择好的器件,进行硬件设计,给出各模块的硬件电路图,并说明其实现的功能与作用。第四章首先为本系统的软件工作划分了任务模块,并给出了该多通道声发射监测仪中数据监控软件的主程序结构图及仪器在开始工作前的系统初始化任务,接着根据第三章所论述的硬件设计电路,详细论述了各硬件模块的软件实现,并给出了部分实现程序。第五章是对本论文所论述的内容进行总结,并指出由于技术原因及个人能力等因素而肯定会存在的不足之处,对进一步的工作作出正确性的展望。1.6本章小结本章简单介绍了声发射技术、它的特点及其源定位技术,列表描述了声发射监测仪的多种类型,概述了声发射监测仪的应用情况及目前国内外先进的声发射仪。通过介绍我国很多山区及矿区存在滑坡危害的严重性,结合目前国内常采用的最佳监测技术岩体声发射监测技术,提出了本课题的研究任务基于单片机的多通道声发射监测仪的设计。第8页 武汉科技大学 硕士学位论文第二章 多通道声发射监测仪的总体参数设计2.1 多通道声发射监测仪的总体设计本节在介绍了典型多通道声发射监测系统的前提下,提出了针对8通道滑坡滑动面破裂追踪声发射实时监测预报系统的系统构图,并给出了其在现场使用时的布置示意图。2.1.1 典型多通道声发射系统随着微型计算机单片机技术的发展,其应用从早期的源定位计算,相继扩展到数据采集、存储、分析和显示等更为方便实用的功能。与此同时,信号处理技术也从计数类参数的测量发展到事件或撞击参数类的测量与分析,并在数字化程度、实时性、精确性、综合性、通用性等方面均有了很大进展。由单片机控制式的多通道声发射系统【I 6】如图2.1所示,采用多处理器并行处理结构,由高速采集用独立通道控制器、协调用总通道控制器、用来分析数据的主计算机构成。传感器/前置放大器}_一 独立通道传感器/前置放大器卜_一 控制器显示器 打印机传感器/前置放大器卜_-1独立通道 厂1■磊jF]传感器/前置放大器卜一控制器 一I执涸奥III 7“’V“lH业l传感器/前置放大器卜 l独立通道I 键盘l传感器/前置放大器t--- 控制器I图2.1计算机控制式多通道系统独立通道控制器分别控制着两个独立信号通道,进行撞击参数组的测量,包括撞击与振铃计数、能量、幅度、持续时间、上升时间、有效值电压、平均信号电平和到达时间等常规参数,并快速存储于大容量输出缓冲器。缓冲器在日矿端高速测量与后续低速主处理器之间提供速率匹配,以防止主机丢失高频度信号数据。由于采用并行处理结构,不降低采集速度的情况下,可扩展达到十个检测通道。在原理上是可以扩展达到128个通道的,可行度还需针对实际情况作分析。总通道控制器具有容量更大的缓冲器,并在lj{『端与主机之间起着协调作用,它将所读撞击参数组和外变量,以每个撞击到达传感器的次序,逐个供给主机并存于硬盘中。由于,采用全局定时法,在每个通道的每个撞击数据集中,都包含着精度为0.259s的到达传感器的绝对时间,而不是时差。这种数据结构,为检测人员事后任意选择其他定位软件提供了机会。主计算机,可采用IBM兼容机,在各种软件的支持下,可实现实时或事后的分析与显示。软件的功能包括①实时数据采集,包括条件设置、转存和显示方式选择;②源定位,武汉科技大学 硕士学位论文 第9页包括一维、二维定位及事件集中区显示;③事后分析,包括数据滤波和编程功能;④三维图显示;⑤在附件支持下的波形记录与谱分析。2.1.2滑坡破裂面追踪定位系统硬件的设计框图本课题所要完成的设计是8通道滑坡滑动面破裂追踪声发射实时监测预报系统的硬件组成及相应控制软件的实现。滑坡破裂面追踪定位系统硬件为一个八通道的声发射监测仪,该监测仪的主要功能为对声发射信号进行源定位。拟采用的定位方法为探头阵法。声发射监测仪由探头、信号采集器、收发器、主机PC机及电源组成。系统框图见图2.2所示。每个通道有一个探头、一台信号采集器,每个信号采集器都有一个独立的单片机控制模块、电源供电系统及收发模块。厂一’蕻而一君弓粟两再一一i嘲厂一顽函fi翻勖 I.1 ④ 1.1 ⑤I堡曼竺望n堡量墨型1堕蕉夔堡●●●一盾弓菊函蕊一一蓼 I.I ④ 1.I ⑤鬯罂[鬯貂型图2.2八通道声发射监测仪系统框图广一一一1Pc机网II信号I蚓源 对于多通道声发射监测仪的通道数的选择,一般考虑的因素有被测体的材质影响频率、声速和衰减、被测区域的面积大小、需要的定位类型等。该监测仪是针对长江三峡库区的滑坡危害情况提出的,根据现场的地域情况及拟采用的“探头阵”声源定位技术,决定使用8个通道。由探头中的传感器感应随机产生的岩体声发射,并将其转换成便于传输的电信号,经过前置放大器的放大后形成适合在电缆中传输的信号,并通过电缆传送至信号采集器。在单片机控制模块的控制下,实现对信号的滤波放大等处理、信号的WD转换与采集、信号的传输。再通过无线通信技术传送至上位机的收发模块,上位机将接收到的岩体声发射信号存储于磁盘内,以便监测人员定期取回数据进行边坡失稳性分析。2.1.3八通道声发射监测仪的现场布置该声发射监测仪投入现场使用时,探头埋设在监测孔内,信号采集器安装在监测孔的孔口,主机安装在监测房内。图2.3为该声发射监测仪的现声布置示意图。探头在现场布置时,根据采用的传感器的灵敏度和被监测的边坡介质对声发射信号的衰减特性,确定探头的间距。一般问距在20米以内。对岩质边坡,在坡体上施工钻孔,探头直接埋入钻孔中。对土质边坡,可以采用在坡体中埋设脆性锚杆,探头布置在锚杆内的方式,通过锚杆的传导作用,间接检测声发射信号。宣ih嘶ij盖广、,、、第lO页 武汉科技大学 硕士学位论文图23声发射监测仪现场布置示意图布置在监测区域的探头和信号采集器是一次性埋设在地下后,就不再去进行现场处理和维修了的除非出现特殊紧急情况,以避免工作人员再次进入危险的监测区域。这样就要求为这些探测模块设计出使用寿命长、可及时进行充电的电源系统,保证探头与信号采集器的正常工作电压,提高并延长这些仪器的使用寿命。该多通道声发射监测仪在使用过程中,可以每天自动监测现场区域的岩体声发射波,并进行数据处理与传送,使得工作人员可以在监测房内的示波器上观察到监测数据的实时波形。在监测房的主机内,工作人员可以根据判断、分析提取大量的声发射数据,通过一定的数据分析技术确定监测区域内的不稳定部位,对被监测区域的稳定性及时做出评价,并指出岩体可能的垮落趋势,从而确保山体滑坡的安全性,极好地保障了作业人员的安全。下面,对八通道声发射监测仪系统框图中各部分的参数进行设计,并指出设计的由来。2.2探头的设计探头的功能为拾取岩体声发射并转换为电电压信号。其主要部件有外壳、传感器、前置放大器、电缆等。其结构示意图见图2.4。
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