[发明专利]一种无线声波检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种声波检测装置，尤其涉及一种无线声波检测装置及方法。

背景技术

随着我国国民经济和科学技术的快速发展，大规模的工程建设如高速公路、桥梁、隧道、大坝等正在迅速兴起，人们对这些工程建设的安全性也日益关注，因此对各工程在施工和运营期间的健康状况进行无损检测显得尤为重要。

目前，国内用于工程检测的声波仪通常采用有线电缆连接的方式将声波的发射单元和接收单元与主机相连，检测工程师在复杂的工程现场进行检测时，不得不一边进行操作一边背着笨重的仪器不断地移动，通常检测场地环境恶劣、检测任务繁多，导致现场布线、拉线很麻烦，长时间的检测对工程师的体力消耗极大，因而检测效率往往低下。

例如，在进行预应力管道注浆质量的检测时，通常采用全长波速法与侧面扫描法相结合的方法，全场波速法是将激励震源和接收探头分别放置在被检测预应力孔道的两边，使用有线传输的仪器需要拉上很长的线进行检测，这将导致检测效率很低。

中国专利CN103630605A公开了一种预应力锚索管道注浆质量检测方法，多个传感器形成线性传感器阵列垂直于被检测锚索管道，传感器与记录仪连接，震源在锚索端头上激发弹性波，并将激励同步信号用电缆连接至记录仪。该套装置的检测传感器和激励震源均是以电缆形式连接于记录仪，在检测现场需要布置多条线缆，不利于检测效率的提高。

中国专利CN102737493A公开了一种检测仪器的无线测量系统及方法，其系统包括控制端和终端检测仪器，采用无线方式通信，但此专利并没有涉及到同步的问题。声波检测系统对于时间同步的要求很高，发射单元与接收单元若达不到很高的同步性将对检测结果的判断产生很大误差。本发明的装置信号发射单元与接收单元相分离，晶振会产生漂移，子节点的无线模块在同时接收主控节点无线模块信号时也会产生一定的时间偏差，因此时钟同步是本发明的关键部分。

中国专利CN103001632A公开了一种基于CPLD的GPS同步采样电路，采用CPLD实现电力系统中各终端设备间的高精度同步采样，将全球定位系统作为各个终端设备共同时间基准，每隔一秒对晶振输出的采样脉冲进行同步锁定，使之保持与GPS时间同步，将采样脉冲的时间误差控制在一秒内产生的误差。此方法比较单一，所达到的精度对于声波仪的应用远远不够。

发明内容

为了克服背景技术中提到的问题，本发明提供一种高精度同步的无线声波检测装置，该装置将发射系统和接收系统与主机分离，以无线方式传输数据，并采用GPS同步装置，再结合无线模块的IRQ信号，设计软件抗干扰措施，实现高精度的同步收发。

本发明所采用的技术方案是：

一种无线声波检测装置，包括主控节点1、发射脉冲子节点2、采集信号子节点3；所述主控节点1用于对装置整体进行控制以及对发射脉冲子节点2和采集信号子节点3进行操作；所述发射脉冲子节点2用于发射脉冲；所述采集信号子节点3用于接收脉冲；所述主控节点1、所述发射脉冲子节点2和所述采集信号子节点3中均设置有无线模块。

优选的，所述主控节点1包括主机101、第一微控制器102、第一无线模块100以及USB供电接口103；所述主机101通过数据线与第一微控制器102连接，第一微控制器102通过SPI接口与第一无线模块100相连接。

为了得到更强的通用性和易用：

进一步优选的，所述主机101通过USB数据线与第一微控制器102连接。

进一步优选的，所述主机101为电脑。

更进一步优选的，所述主机101为平板电脑或手提电脑。

优选的，所述发射脉冲子节点2包括第二无线模块200、第一GPS同步装置201、第二微控制器202、发射脉冲装置203和电源电路204；第二微控制器202通过SPI接口与第二无线模块200相连接，第二无线模块200提供IRQ中断信号给所述第二微控制器202；第一GPS同步装置201给第二微控制器202的PA2引脚提供1PPS秒脉冲；所述电源电路204为发射脉冲子节点2的其它模块提供电源。

进一步优选的，所述发射脉冲装置203为超磁致伸缩换能装置。

超磁致伸缩换能装置，能量大且集中，能穿越30米以上的梁板。

为了适应不同检测情况的需要：

进一步优选的，所述第二微控制器202采用下降沿脉冲或上升沿脉冲控制超磁致伸缩换能装置发射高频脉冲，并可控制脉冲的脉宽。

进一步优选的，所述电源电路204为12V的锂电池和电压转换电路。