[发明专利]一种基于超声波测距的泥水盾构刀盘泥饼监测系统及方法

权利要求书

1.一种基于超声波测距的泥水盾构刀盘泥饼监测系统，其特征在于，包括超声波换能器（5）、为超声波换能器（5）提供驱动信号的驱动单元模块、信号处理模块、以及为驱动装置和信号处理模块提供电能的电源模块，所述超声波换能器（5）通过信号线与驱动单元模块和信号处理模块连接；

在盾构机的泥水仓与气垫仓之间设有隔板（2），所述超声波换能器（5）设在隔板（2）上，其安装位置与盾构刀盘开口处的旋转轨迹相对应；

所述驱动单元模块与信号处理模块通过数据传输线连接有控制终端，所述控制终端通过数据传输线连接有刀盘驱动转速传感器；

通过超声波换能器（5），对旋转中的泥水盾构刀盘圆周上某半径位置的各点与超声波换能器的距离进行实时测量，并与初始值进行对比，从而监测泥水盾构刀盘开口处是否结泥饼。

2.如权利要求1所述的基于超声波测距的泥水盾构刀盘泥饼监测系统，其特征在于：在所述隔板（2）上设有预留接口，所述预留接口包括套设在隔板（2）上的接口套筒（3），在所述接口套筒（3）内套设有套接工装，所述套接工装包括工装套筒（4）和工装板（7），所述工装套筒（4）套装在接口套筒（3）内，其远离隔板（2）的一端连接有工装板（7），所述超声波换能器（5）套装在套接工装的工装套筒（4）内，在所述工装板（7）上设有供连接超声波换能器（5）线缆（6）通过的通孔（8）。

3.如权利要求2所述的基于超声波测距的泥水盾构刀盘泥饼监测系统，其特征在于：在所述接口套筒（3）的底部位于工装板（7）和隔板（2）之间设有支座（9），所述接口套筒（3）分为两部分，一部分固定在隔板（2）上，另一部分固定在支座（9）上，且两部分之间留有缝隙（10），在所述隔板（2）的内侧壁上滑动设有与缝隙（10）对应的临时密封板（1）。

4.如权利要求3所述的基于超声波测距的泥水盾构刀盘泥饼监测系统，其特征在于：在所述超声波换能器（5）和工装套筒（4）以及工装套筒（4）与预留接口之间分别设有多个橡胶密封圈。

5.一种利用权利要求1至4任意一项所述的基于超声波测距的泥水盾构刀盘泥饼监测系统的泥水盾构刀盘泥饼监测方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：通过控制终端进行参数初始值的设置或输入；

S2：将监测系统与盾构控制系统关联，当盾构机开始掘进时，系统同步启动；

S3：驱动单元模块和信号处理模块根据控制终端的设置，向超声波换能器（5）发送指令；

S4：超声波换能器（5）向泥水盾构刀盘发射超声波并接收返回的超声波；

S5：超声波换能器（5）将测量的超声波信号传输至驱动单元模块和信号处理模块；

S6：驱动单元模块和信号处理模块通过算法对信号进行处理，得到测量数据，并传输至控制终端；

S7：刀盘驱动转速传感器将所测得的刀盘驱动转数传输至控制终端，由控制终端显示监测结果；

S8：当刀盘开口位置的监测数据图，与初始值相比有明显的内凹，则表明此位置有结泥饼现象，需要进行相应的处理措施。

6.如权利要求5所述的基于超声波测距的泥水盾构刀盘泥饼监测系统的泥水盾构刀盘泥饼监测方法，其特征在于：所述超声波换能器（5）采用参量阵超声波换能器（5）。

7.如权利要求5所述的基于超声波测距的泥水盾构刀盘泥饼监测系统的泥水盾构刀盘泥饼监测方法，其特征在于：初次使用该监测系统时，将监测的刀盘旋转前十圈的数据取平均值后保存为初始值，之后的监测数据与初始值对比，并以可视化的方式进行显示。