[发明专利]基于声波感应的混凝土面板堆石坝脱空区水下检测系统

说明书

本发明涉及一种基于声波感应的混凝土面板堆石坝脱空区水下检测系统，包括移动平台、声波产生装置、声波接收装置、牵引装置和定位装置；所述声波产生装置和定位装置设置于移动平台上，所述牵引装置控制移动平台在混凝土面板表面移动；所述声波产生装置产生穿透性声波，所述声波接收装置接收声波，根据声波信号判断是否存在脱空区，并通过定位装置传输脱空区位置。本发明的系统通过移动平台的移动和敲击装置敲击以及声波接收装置的信号记录传输，通过分析声波信号的波长和频率变化，判断混凝土面板堆石坝面板脱空区的位置，实现混凝土面板堆石坝面板脱空区的水下快速高效低成本检测。

技术领域

本发明涉及检测设备领域，具体涉及一种基于声波感应的混凝土面板堆石坝面板脱空区域水下检测系统。本专利依托国家重点研发计划“平原水库工程除险抢护关键技术研究”项目（2017YFC 0405005）完成。

背景技术

混凝土面板堆石坝作为主要的坝型，在水利水电工程中应用广泛，混凝土面板作为坝体防渗体系的重要组成部分，其安全性直接决定了坝体的安全。受坝体施工质量和外荷载影响，面板与下部垫层料易出现脱空区域，且脱空区域多出现在水位线以下，给脱空区的检测带来巨大的不便。

目前对水位线以下面板脱空区检测尚无有效的办法，多采用人工检测手段，依靠潜水员潜水至面板位置，进行敲击等手段进行判别，危险系数大，干扰因素多，且对于高坝，深度超过100m，目前潜水员无法达到如此深度，从而无法实现对面板脱空区的全面检测。另一种有效的手段是将水库进行放空，使面板出露，进行人工检测，该方法也是非常有效的，但会导致水资源的巨大浪费，带来巨大的经济损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单高效的混凝土面板堆石坝面板脱空区水下检测系统，实现混凝土面板堆石坝面板脱空区的水下快速低成本检测。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

基于声波感应的混凝土面板堆石坝脱空区水下检测系统，包括移动平台、声波产生装置、声波接收装置、牵引装置和定位装置；所述声波产生装置和定位装置设置于移动平台上，所述牵引装置控制移动平台在混凝土面板表面移动；所述声波产生装置产生穿透性声波，所述声波接收装置接收声波，根据声波信号判断是否存在脱空区，并通过定位装置传输脱空区位置。

作为本发明的进一步改进，所述声波产生装置为敲击装置，对混凝土面板进行一定频率的敲击，产生声波。优选的，所述声波产生装置由往复驱动电机和敲击锤组成，所述往复驱动电机驱动敲击锤对混凝土面板进行一定频率的敲击，产生声波。

作为本发明的进一步改进，所述移动平台由驱动装置、履带、驱动轮、从动轮以及设备载台组成；设备载台设置于履带上，通过驱动装置控制从动轮和驱动轮转动带动履带转动来移动设备。

作为本发明的进一步改进，所述声波接收装置设置于设备载台底部，根据设备尺寸大小等间距布置；数量为4-8个。声波信号通过信号传输电缆传输至终端进行记录和存储，进行声波信号分析，根据空腔与实体的声波传导差异，确定是否存在空腔。

作为本发明的进一步改进，还包括固定装置，将声波产生装置固定于移动平台上。优选的，所述固定装置包括支撑杆和连接杆，所述支撑杆垂直固定于移动平台上；所述连接杆固定连接支撑杆和声波产生装置。声波产生装置产生穿透性声波，采用固定装置可以将声波产生装置牢固稳定在移动平台上，避免因自身震动对测量产生干扰。

作为本发明的进一步改进，所述牵引装置包括卷扬机和牵引钢索；牵引钢索连接在移动平台上，通过移动平台的自身驱动力和卷扬机的牵引，共同控制设备沿坝面的上下往复运动。

作为本发明的进一步改进，所述移动平台底部设有电磁铁。在行走过程中，通过输入电流使得电磁铁具有磁性，对钢筋混凝土内部的钢筋进行吸附，使得设备可更好的吸附在面板上。