[发明专利]一种基于探杆传输的低频电磁无线静力触探系统

说明书

本发明提供一种基于探杆传输的低频电磁无线静力触探系统，包括静力触探机、探头、信号发射模块、信号接收模块、信号处理模块；信号发射模块包括上、下部外壳，上部外壳上端连接静力触探机的探杆、下端通过绝缘接头连接下部外壳上端，下部外壳下端连接探头，下部外壳内设有信号发射电路板，信号发射电路板连接探头，用以获取测量数据，并将测量数据转化为施加到上、下部外壳之间的电压信号；信号接收模块包括信号接收机及电极，信号处理模块用于对采集到的数据进行数字滤波和解码，获得测量数据。本发明的有益效果：具有结构简单、操作方便、工作效率高、传输深度大、可靠性高的优点，增加了仪器数据传输的连续性和可靠性。

技术领域

本发明涉及工程地质勘察技术领域，尤其涉及一种基于探杆传输的低频电磁无线静力触探系统。

背景技术

静力触探是工程地质勘察技术领域重要的原位测试手段，适用于软土、一般黏性土、粉土和砂土，静力触探可以提高勘探成果的可靠性。

目前所用的静力触探多采用多芯电缆向探头提供电能和向地面设备传输测量数据，但多芯电缆会给现场应用带来诸多不便。一方面，在探头压入过程中，每增加一根探杆都需要捋过数十米长的电缆，在起拔过程中亦需要如此操作，这大大增加了操作难度和工序，同时也阻碍了静力触探设备的整体自动化进程；另一方面，电缆容易因缠绕拧结造成断路和短路问题，且连接头容易被磨损，大大降低了工作效率。

国内外已有少数厂家研制了无线静力触探系统，主要信号传输方式有无线电和光通讯，但无线电传输只能在探杆内空气中较短距离传输，而光通讯传输的光电接收头要求较高的光洁度，大大增加了维护成本。中国专利201010028922.5公开了一种无线旋转触探仪，在探头内安装无线电磁波发生器，在地面采用无线电磁波接收器接收信号，但电磁波信号在地层中严重衰减，使用深度有限。

发明内容

针对现有电缆式静力触探装备存在的不足，本发明的实施例提供一种结构简单，操作方便，可靠性高，传输深度大，工作效率高的无线静力触探系统。

本发明的实施例提供一种基于探杆传输的低频电磁无线静力触探系统，包括静力触探机、探头、信号发射模块、信号接收模块、信号处理模块；

所述信号发射模块包括均为导体的上部外壳和下部外壳，所述上部外壳上端连接所述静力触探机的探杆、下端通过绝缘接头连接所述下部外壳上端，所述下部外壳下端连接所述探头，所述下部外壳内设有信号发射电路板，所述信号发射电路板连接所述探头，用以获取所述探头的测量数据、以及对测量数据编码、D/A转化和功率放大形成电压信号，并将该电压信号施加到所述上部外壳与所述下部外壳之间，使所述上部外壳和所述下部外壳通过周围土体形成回路，于所述探杆周围产生电场；

所述信号接收模块包括信号接收机及电极，所述电极设置于地表，所述信号接收机采用信号接收导线分别连接所述静力触探机和所述电极，所述信号接收机用于采集所述探杆与所述电极之间的电势差，以及对电势差信号进行电路滤波和数据采集；

所述信号处理模块连接所述信号接收模块，所述信号处理模块用于对所述信号接收模块采集到的数据进行数字滤波和解码，获得所述探头的测量数据。

进一步地，所述下部外壳内设信号发射筒，所述上部外壳内设电池筒，所述绝缘接头包括外绝缘接头和内绝缘接头，所述外绝缘接头两端分别连接所述上部外壳和所述下部外壳，所述内绝缘接头设置于所述外绝缘接头内，且所述内绝缘接头两端分别连接所述信号发射筒和所述电池筒，所述信号发射电路板设置于所述信号发射筒内，且分别连接所述探头和所述电池筒内的电池。

进一步地，所述电池筒上端封闭、下端开口，所述电池筒下端连接所述内绝缘接头，所述电池筒上端与所述上部外壳上端之间设有弹簧，所述弹簧用于挤压所述电池筒使其固定。

进一步地，所述上部外壳、所述下部外壳和所述外绝缘接头本体的材质为40Cr或45钢，所述外绝缘接头的内外表面均喷涂柔性耐磨陶瓷。