[发明专利]一种埋入振弦式渗压计智能激励与拾振方法

说明书

本发明公开了一种埋入振弦式渗压计智能激励与拾振方法，包括步骤：在一定的频率范围内进行全频段激振扫描，对钢弦的返回波进行运放、滤波和拾取，并测量其固有频率值；估计渗压值，估计理论响应频段；判断所测量的频率范围与估计的理论响应频段是否一致，若不一致则重新进行全频段激振扫描，若一致则自动截取合理频段；在所截取的合理频段内进行精细化激振扫描，对钢弦的返回波进行运放、滤波和拾取，并测量频率；判断所测量的频率是否可靠，若不可靠，则重新进行全频段激振扫描并重复以上步骤，若可靠则记录该频率，即为埋入振弦式渗压计的固有频率。本发明测量精度高、适应性强和长期稳定性好。

技术领域

本发明属于水利工程技术领域，具体涉及一种埋入振弦式渗压计智能激励与拾振方法。

背景技术

渗透（或孔隙水）压力是分析大坝、堤防、水电站厂房、地下洞室、闸站和边坡等工程渗流破坏及稳定性的基础，埋设振弦式渗压计是渗透压力的主要监测方法。由于大型工程服役时间长，保证监测数据的长期可靠性是分析结论正确性的前提和基础。一般情况下仪器初期可靠性比较高，但随着时间的推移，时间漂移显现，由于钢弦存在多阶固有频率和频率混叠，钢弦及附属结构在长期应力作用下将发生徐变和松弛，在信号拾取过程中还可能发生拾取误差甚至错误，目前的埋设振弦式渗压计采用的近似随机的通扫激励和信号拾取方式，难以准确获得渗透压力作用下对应阶固有频率，更不能保证长期测值的准确性，一旦出现读数错误将直接影响工程安全评价和预警，甚至造成人员伤亡。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种埋入振弦式渗压计智能激励与拾振方法，测量精度高、适应性强、长期稳定性好。

本发明提供了如下的技术方案：

一种埋入振弦式渗压计智能激励与拾振方法，包括以下步骤：

在一定的频率范围内进行全频段激振扫描，对埋入振弦式渗压计钢弦的返回波进行运放、滤波和拾取，并测量其固有频率值；

根据外界环境参数及已知水头估计渗压值，根据现场率定和埋入振弦式渗压计初期正常使用阶段获得的数据估计理论响应频段；

判断所测量的频率范围与估计的理论响应频段是否一致，若不一致则重新进行全频段激振扫描，若一致则自动截取合理频段；

在所截取的合理频段内进行精细化激振扫描，对钢弦的返回波进行运放、滤波和拾取，并测量频率；

判断所测量的频率是否可靠，若不可靠，则重新进行全频段激振扫描并重复以上步骤，若可靠则记录该频率，即为埋入振弦式渗压计的固有频率。

优选的，全频段激振扫描的频率范围是400～4500Hz。

优选的，激振扫描时核心微控制器的相关频率输出引脚PULSE与斩波稳零运算放大器的同相输入端相连，构成波形发生器，该波形发生器的两个同步反向输出引脚FREQ1和FREQ2产生一系列波幅相等、频率不同的连续变频方波激振信号，接入振弦式渗压计频率线圈两端，对振弦式渗压计的钢弦进行低压激振。

优选的，对振弦式渗压计钢弦的返回波进行去干扰拾取时，在振弦式仪器线圈返回波的输入端加入一个截止频率为200Hz的2阶有源高通滤波器，用于去掉叠加在直流供电电压和系统中存在的低频干扰，所述低频为工频50Hz。

优选的，选用径向基函数作为核函数，利用室内率定试验的渗压、当时温度、作用时间和实测频率值组成样本训练模型，通过模型泛化能力检验得到最优模型参数，得到向量机回归模型1，通过向量机回归模型1估计理论响应频段。

优选的，在分析确定影响现场埋入振弦式渗压计测值的外界影响因素的基础上，假设仪器测值正常，通过实测数据训练和检验得到最优支持向量回归机模型2，通过向量回归机模型2估计渗压值。

优选的，影响渗压值的外界影响因素包括当日及前几日降水、坝前或坡前水位、当地气压数据、气温和时间。