[发明专利]基于变频伪随机信号的锚杆无损检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种在矿山工程、岩土工程、地下工程中对锚杆(含锚索)进行检测的方法，尤其涉及一种基于变频伪随机信号的锚杆无损检测方法及装置。

背景技术

现有技术中，对锚杆进行检测的方法主要有拉拔实验、取岩芯法、声波法(含应力波)、超声波法等。

拉拔实验、取岩芯法均属于破坏性的检测方法，虽然是传统的测试方法，但使用起来费工费时，效率低，且抽检的样本数十分有限，难免会以偏概全，无法成为常规的检测手段。

声波法(含应力波)、超声波法属于无损检测方法，目前正逐渐取代传统的测试方法。超声波法由于采用高频波(大于20K)，测试中衰减大，反射信号弱，造成信息识别困难，往往影响结果的准确性，且必须配备超声波发生器，在矿山井下检测必须防爆的问题难以解决，应用效果不理想且受限制。

现有技术中，锚杆无损检测中主要采用声波法，采用的频率段为2K-10K，测试效率高、效果好，应用前景广阔。

上述现有技术至少存在以下缺点：

在激励震源的选择上片面强调高能量作用，且只激励一次，只能得到一个频率成分的信号，而忽略了不同频率成分的作用，使得锚杆体的反射信号识别变得困难，且激励震源能量大会影响传感器的安装，增大了噪声，从而影响了方法的效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种反射信息容易识别、检测精度高的基于变频伪随机信号的锚杆无损检测方法及装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的基于变频伪随机信号的锚杆无损检测方法，包括步骤：

首先，产生变频伪随机信号，利用多种不同材质的锤子分别随机击震锚杆的外端锚头，产生激励信号；

然后，在所述锚杆上固定声波信号接收传感器，并在所述声波信号接收传感器上连接数据采集装置；

之后，通过计算机对所述数据采集装置采集的数据进行处理和识别计算，对所述锚杆进行无损检测。

本发明的基于变频伪随机信号的锚杆无损检测装置，包括声波信号接收传感器，所述声波信号接收传感器上连接有数据采集装置，所述数据采集装置连接有计算机；还包括多种不同材质的锤子。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的基于变频伪随机信号的锚杆无损检测方法及装置，由于采用多种不同材质的锤子随机击震方法产生激励信号，可以克服单一信号激发能量弱不易识别、现场测试条件苛刻、稳定性差的不足，使反射信息容易识别、检测精度高。

附图说明

图1为本发明基于变频伪随机信号的锚杆无损检测方法及装置的原理示意图；

图2为本发明的具体实施例中用四角锤(铜锤、铁锤、铝锤、胶木锤)为激励震源对浇注锚杆激发的一组检测信号图形；

图3为图2对应的频谱；

图4为图2中第2道震源子波与第1道反射波的互相关函数曲线；

图5为图2中第2道震源子波与第3道反射波的互相关函数曲线；

图6为图2中第2道震源子波与第4道反射波的互相关函数曲线。

具体实施方式

本发明的基于变频伪随机信号的锚杆无损检测方法，其较佳的具体实施方式是，包括步骤：

首先，产生变频伪随机信号，利用多种不同材质的锤子分别随机击震锚杆的外端锚头，产生激励信号；

然后，在所述锚杆上固定声波信号接收传感器，并在所述声波信号接收传感器上连接数据采集装置；

之后，通过计算机对所述数据采集装置采集的数据进行处理和识别计算，对所述锚杆进行无损检测。

所述数据处理和识别计算包括以下一项或多项：

所述激励信号的延长叠加、相关分析、谱分析；所述锚杆的几何参数计算、受力状态参数计算。

所述声波信号接收传感器的频率范围可以为1KHz-20KHz。

所述激励信号为变频伪随机信号，所述变频伪随机信号包括震源信号和声波反射信号。

可以选择延续时间相对短的震源信号为相关函数，利用相关算法对不同频率的声波反射波信号作相关处理，进行多道信息对比和识别，从被噪声淹没的信号中提取锚杆底端的声波反射信号，求取不同界面的反射时间。

还可以利用谱分析比较法，进行锚杆的受力状态参数计算，得到锚杆的相对和绝对受力大小。

本发明的基于变频伪随机信号的锚杆无损检测装置，其较佳的具体实施方式是，包括声波信号接收传感器，所述声波信号接收传感器上连接有数据采集装置，所述数据采集装置连接有计算机；还包括多种不同材质的锤子。

所述多种不同材质的锤子可以包括铜、铁、铝、硬胶木4种材质。