[发明专利]一种弹性波CT仪的前置电路系统

说明书

技术领域

本发明涉及水电工程检测技术领域，尤其涉及一种用于防渗墙质量检测、隧道围岩松动圈探测、堤坝隐患探测、岩溶探测等方面的弹性波CT仪的前置电路系统。

背景技术

混凝土和钢筋混凝土结构物在施工过程中，有时因漏振、漏浆、石子架空在钢筋骨架上、停水、停电或其它施工管理不善和自然环境等原因，导致混凝土内部形成蜂窝、不密实、空洞或离析等缺陷，这些缺陷的存在将会严重影响混凝土结构的承载力和耐久性，给船闸、桥墩等大型水电工程带来安全隐患，采取有效方法查明这些缺陷的性质、范围及尺寸，以便及时进行技术处理，乃是工程建设中的一个十分重要课题。尤其是近几年来，随着科学技术的发展和大型水电工程建设的需要，对大体积混凝土缺陷的检测越来越多，并要求达到高精度和高分辨率，以客观、精确地评价混凝土内部质量。

利用弹性波走时层析成像(Computerized Tomography，简称CT)技术对大型水电工程混凝土内部质量进行无损检测，是一种精度高、速度快的探测方法，该方法是利用弹性波在正常混凝土和缺陷中弹性滤传播速度的差异，通过走时数据的拾取和计算机反演成像技术来重建介质的速度分布图像，进而直观地再现混凝土介质内部的精细结构。

弹性波CT技术的发展，离不开稳定、可靠、精密的弹性波CT仪，弹性波CT仪由下面几部分组成：1）弹性波激发：包括雷管震源、炸药震源、电火花震源、超磁致震源等多种震源；2）弹性波接收传感器：包括动圈式地震检波器、压电晶体型加速度检波器和数字检波器；3）弹性波数据采集系统。

目前应用于水电工程检测技术领域的弹性波CT检测，大多用地球物理勘探中的浅层地震仪，但用于对水电工程混凝土内部质量进行无损检测的弹性波接收传感器应是高精度和高分辨率的精细探测，一般的浅层地震仪达不到要求。浅层地震仪一般采用动圈式地震检波器拾取地震波，而较高精度的压电晶体型加速度检波器和数字检波器尚不能用于浅层地震仪做它的传感器。

弹性波CT仪通过弹性波接收传感器接收数据，由于传感数据存在较大的噪声和干扰，因此需要在传感器前端需要设置对应的前置电路对传感数据进行滤波、抗干扰等处理。业界尚未出现能够使弹性波CT仪同时适用于动圈式地震检波器、压电晶体型加速度检波器和数字检波器的前置电路系统。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种弹性波CT仪的前置电路系统，可使弹性波CT仪同时适用于动圈式地震检波器、压电晶体型加速度检波器和数字检波器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种弹性波CT仪的前置电路系统，包括与动圈式地震检波器相连的第一前置电路模块、与压电晶体型加速度检波器相连的第二前置电路模块和与数字检波器相连的第三前置电路模块，还包括用于切换不同传感器的转换器模块，所述第一前置电路模块包括依次连接的保护单元、第一滤波单元和放大单元，所述第二前置电路模块包括依次连接的电荷放大单元和第二滤波单元，所述第三前置电路模块包括依次连接的共模干扰抑制单元和差模干扰抑制单元。

进一步，所述保护单元包括一个二极管D1，所述第一滤波单元包括电阻R1、R2、R3、R4和电容C1、C2、C3，R1和C1串联后与R2并联，R4和C3串联后与R3并联，所述放大单元包括互相耦合的程控放大器PGA205和运算放大器OP27AH，PGA205的输出端与OP27AH的正相输入端相连，D1与C2并联后再与分别R2和R3连接，C1和C3分别连接PGA205的正相输入端和反相输入端，OP27AH的反相输入端通过电容C4和电阻R5、R6与OP27AH的输出端相连。

进一步，所述二极管D1采用TVS二极管。

进一步，所述第二前置电路模块包括两个相互连接的第一运放芯片和第二运放芯片，所述电荷放大单元包括第一运放芯片，电容C5通过相互并联的电容C6和电阻R7与第一运放芯片的反相输入端相连，第一运放芯片的正相输入端连接有一可变电阻R8，所述第二滤波单元包括第二运放芯片，所述第二运放芯片的正相输入端通过电阻R9和电容C7与第二运放芯片的输出端连接，所述第二运放芯片的正相输入端还连接有一电容C8。

进一步，第一运放芯片和第二运放芯片采用CA3140芯片。

进一步，所述C5的大小为0.22μF，所述R8的大小为10kΩ。

进一步，所述共模干扰抑制单元包括运算放大器OP279GP，所述差模干扰抑制单元包括相互并联的电容C9和电阻R10，相互并联的C9和R10连接OP279GP的反相输入端和输出端。