[发明专利]一种基于声学测试的冲刷深度监测装置及方法

权利要求书

1.一种基于声学测试的冲刷深度监测装置，其特征在于，包括：

自动沉降装置，所述自动沉降装置包括沉降套管和从上至下依次连接的封堵挡板、第一连接件和沉降板，所述封堵挡板、第一连接件和沉降板连接后位于所述沉降套管内且可沿所述沉降套管的轴向滑动，所述封堵挡板与所述沉降套管内壁之间装有第一密封件；其中，所述封堵挡板内圈为磁性钢制构造，外圈为柔性构造且和沉降套管柔性连接，所述封堵挡板可随第一连接件上下自由移动，所述沉降套管和第一连接件可根据需要调节管道弯曲角度；所述自动沉降装置还包括第二连接件，所述第二连接件伸入所述沉降套管后与所述封堵挡板固定连接，所述沉降套管通过第二连接件安装在水工建筑物边壁上，通过第二连接件提拉第一连接件，对沉降套管内部进行清理；所述自动沉降装置还包括一个或多个第二密封件，所述一个或多个第二密封件固定在所述第一连接件上，且所述第二密封件圆周与所述沉降套管内壁接触；所述第二密封件采用球塞或柱塞，采用不透水材质，当提拉第一连接件时，球塞或柱塞随着第一连接件上下运动；

声波收发模块，所述声波收发模块位于所述沉降套管的上端，用于向所述封堵挡板发射声波信号，并接收经所述封堵挡板反射的回波信号；

信号处理模块，所述信号处理模块与所述声波收发模块电连接，用于处理声波信号和回波信号，根据声波信号和回波信号的波长、波速确定所述沉降板的沉降量。

2.根据权利要求1所述的一种基于声学测试的冲刷深度监测装置，其特征在于，所述沉降板外设有保护滤层。

3.根据权利要求1所述的一种基于声学测试的冲刷深度监测装置，其特征在于，所述自动沉降装置还包括固定件，所述固定件固定在所述沉降套管外壁。

4.根据权利要求1所述的一种基于声学测试的冲刷深度监测装置，其特征在于，所述第二连接件上具有刻度。

5.根据权利要求1所述的一种基于声学测试的冲刷深度监测装置，其特征在于，所述声波收发模块包括：

音频发射源，所述音频发射源通过测头安装在所述沉降套管上端，用于向所述封堵挡板发射声波信号；

压控振荡器，所述压控振荡器与所述音频发射源相连，用于调节所述音频发射源发射出声波的频率；

拾音器，所述拾音器置于音频发射源上侧，用于接收经所述封堵挡板反射的回波信号。

6.根据权利要求5所述的一种基于声学测试的冲刷深度监测装置，其特征在于，所述信号处理模块包括：

前置放大器，所述前置放大器与所述音频发射源相连，用于将声波信号和回波信号的频率分别放大到第一预定频率和第二预定频率；

滤波器，所述滤波器与所述前置放大器连接，用于对所述第一预定频率和第二预定频率的频点或该频点以外的频率进行有效滤除，分别得到第一电源信号和第二电源信号；

单片机，所述单片机与所述滤波器相连，用于根据所述第一电源信号和第二电源信号，计算沉降套管下沉的深度。

7.根据权利要求6所述的一种基于声学测试的冲刷深度监测装置，其特征在于，还包括：

地表仪器显示装置，所述地表仪器显示装置位于所述沉降套管上方的地面上，与所述单片机相连，用于显示沉降套管下沉的深度。

8.根据权利要求7所述的一种基于声学测试的冲刷深度监测装置，其特征在于，所述地表仪器显示装置包括相连的显示器和冲刷超限预警系统；

所述冲刷超限预警系统与单片机连接，当冲刷深度超过预警既定值时，发出预警。

9.根据权利要求6所述的一种基于声学测试的冲刷深度监测装置的监测方法，其特征在于，该方法包括：

当发生冲刷时，所述沉降板带动第一连接件及杆上连接物下沉至某一高度，所述音频发射源通过测头向管道中发射声波信号，经所述封堵挡板反射后由所述拾音器接受回波信号，通过所述前置放大器、滤波器对声波收发模块测得的声波数据信息进行放大、过滤后传输给单片机，所述单片机经过快速傅式变换，处理后可以得到管内共振频率ƒ_n，再次计算得出此时管内水柱长度，与初始值作差即可得到冲刷深度d。