[发明专利]一种压力‑倾角式沉渣测厚仪及其测厚方法

说明书

技术领域

本发明涉及工程技术中钻孔灌注桩成孔或地下连续墙成槽沉渣厚度测量技术领域，具体涉及一种压力-倾角式沉渣测厚仪及其测厚方法。

背景技术

目前，成桩前的沉渣厚度的方法包括带倾角测量的测针测饼法，该方法采用倾角传感器实时测定探头的倾斜角度并上传到检测仪器，实时显示倾角-探针伸出长度曲线，从倾角曲线上寻找角度突然变大的拐点，拐点对应的探针伸出长度即为沉渣厚度，没有拐点出现即判定为沉渣厚度超出了探针检测范围。但是该方法存在如下不足：当沉渣表面很平整时，测针抵住硬岩并将探头顶起，若探头不明显倾斜，倾角曲线无明显变化拐点，此时会误判为沉渣厚度超出了探针检测范围；当沉渣表面很不平整时，探头起始倾斜角度就很大，探头在倾斜状态下工作时，测针稍遇阻力即会使探头倾斜角度更大，在倾角曲线上会误判为已经达到沉渣下表面。因而该方法测量结果既不可靠也不准确。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种能够提高沉渣厚度检测可靠性和准确性的压力-倾角式沉渣测厚仪及其测厚方法。

一种压力-倾角式沉渣测厚仪，包括沉渣探头、通过电缆与沉渣探头连接的地面电缆绞车、通过信号线与地面电缆绞车连接的地面主机；

沉渣探头包括密封腔体组件、电机组件、探针组件和探头电路板；

密封腔体组件包括从下到上依次同轴设置的腔底盘、腔体、腔体盖；腔体盖的顶部设有用于固定电缆一端的固定孔，腔体盖与腔体的顶部密封连接；腔体的底部设有底部固定座，底部固定座的下侧通过动密封螺母与腔底盘密封连接；

电机组件包括轴承座、电机、第一齿轮；轴承座的两端通过连接件与腔体内壁固定；电机固定于轴承座上，且电机的动力输出端与设于轴承座上方的第一齿轮轴连接；

探针组件包括探针、牵引螺母、丝杆、第二齿轮、两个导向轴；探针设置在牵引螺母底部，探针依次穿过并伸出底部固定座、动密封螺母和腔底盘；牵引螺母与丝杆同轴套合；丝杆的轴承部固定在轴承座上，丝杆的顶部通过设于轴承座上方的第二齿轮与第一齿轮啮合；两根导向轴与丝杆平行设置，且导向轴的一端固定在轴承座上，导向轴的另一端固定在动密封螺母的限位孔内；牵引螺母两侧的限位凸起与两根导向轴滑动配合；

探头电路板的一端固定在腔体盖内侧，且探头电路设于轴承座的另一侧；探头电路板包括控制单元、倾角传感器、电流A/D转换器、RS485接口、电源模块；电源模块分别与控制单元、电机电连接；电流A/D转换器一端与电机电连接，电流A/D转换器另一端与控制单元电连接；倾角传感器与控制单元电连接；控制单元通过与RS485接口电连接的电缆接收地面主机的控制信号和向地面主机传输倾角信号和电机工作电流信号；控制单元的输出端与电机的控制端电连接；

其中，电机工作电流的相对变化等效于探针所受压力的相对变化，地面主机实时显示压力-探针伸出长度曲线和倾角-探针伸出长度曲线。

一种压力-倾角式沉渣测厚方法，该方法包括如下步骤：

步骤(1)：将沉渣探头的防水插座连接到与电缆绞车连接的电缆的防水插头上，电缆绞车通过信号线与地面主机连接；并设置地面主机参数，包括探针运动最大行程；

步骤(2)：地面主机向控制单元发送启动测量信号，并开始记录探针伸出时间；控制单元接收启动信号后控制沉渣探头内的电机工作，使探针以恒定速度伸出；控制单元实时监测沉渣探头的倾角和电机工作电流，并传输至地面主机；

步骤(3)：地面主机实时显示探头压力-探针伸出长度曲线和倾角-探针伸出长度曲线；其中，电机工作电流的相对变化等效于探针所受压力的相对变化；探针伸出长度等于探针伸出时间乘以恒定速度；

步骤(4)：探针抵达沉渣底部的硬岩层时，探针伸出受阻并将沉渣探头慢慢顶起，电机负载骤然增大，电机工作电流也突然增大，沉渣探头的倾角也开始增大，地面主机的探头压力-探针伸出长度曲线和倾角-探针伸出长度曲线出现拐点；同时出现的拐点处对应的探针伸出长度即为沉渣厚度。