[发明专利]一种公路护栏立柱埋深检测装置和方法

说明书

本发明公开一种公路护栏立柱埋深检测装置和方法，由信号激励电路、信号接收电路、激励换能器和接收换能器组成。其中激励换能器和接收换能器的结构相同，均包括绝缘骨架、N个跑道线圈和2N个永磁铁。激励换能器和接收换能器采用基于洛伦兹力机理的电磁超声换能器进行检测，其激发导波类型为扭转导波，通过采集扭转导波的回波信号得到直达波信号和底端反射信号的时间差，并根据埋深计算公式计算护栏立柱的埋深。本发明具有结构安装简单便捷，测量结果衰减小，检测效率高，信号波形清晰可以辨别的特点。

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，具体涉及一种公路护栏立柱埋深检测装置和方法。

背景技术

公路护栏立柱被称为“保障驾驶员生命安全的最后一根安全带”，可以防止事故车辆冲出车道，缓冲撞击能量，将事故的损失降到最小。但是在安装过程中，施工人员偷工减料，操作不当致使立柱埋置深度不符合国家标准，导致防撞强度降低，形成潜在的安全隐患，因此有必要对立柱进行埋深检测。目前护栏立柱的埋深检测主要采用拔桩法，拔桩法耗时费力，不仅会对路基造成破坏，而且会对立柱造成损伤，且存在二次埋深的问题，该方法具有一定的局限性。

发明内容

本发明所要解决的是现有公路护栏立柱埋深检测存在耗时费力和局限性的问题，提供一种公路护栏立柱埋深检测装置和方法。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种公路护栏立柱埋深检测装置，由信号激励电路、信号接收电路、激励换能器和接收换能器组成。

激励换能器和接收换能器均由绝缘骨架、N个跑道线圈和2N个永磁铁组成，其中N为大于1的正整数。每个跑道线圈均绕制成单层跑道形，即包括左右两段直线段和上下两段弧形段；每个永磁铁均呈条状；2个永磁铁分别固定在1个跑道线圈左右两段直线段上，并共同形成一组换能线圈组；绝缘骨架整体呈环状，且该绝缘骨架的周向上间隔地开设有N个安装孔，N组换能线圈组分别直立地安装在这N个安装孔内；在绝缘骨架上，每2个相邻的永磁铁的磁场方向相反，即其中一个永磁铁的磁场方向朝向绝缘骨架的径向内侧，另一个永磁铁的磁场方向朝向绝缘骨架的径向外侧。

激励换能器的N组换能线圈组的跑道线圈呈串联连接，激励换能器套设在护栏立柱的顶端，激励换能器的内侧表面与护栏立柱的外侧表面相贴且绝缘；信号激励电路的输出端与激励换能器的输入端相连。接收换能器的N组换能线圈组的跑道线圈呈串联或串联连接，接收换能器套设在护栏立柱的中部即护栏立柱与土壤的交界面处，接收换能器的内侧表面与护栏立柱的外侧表面相贴且绝缘；接收换能器的输出端与信号接收电路相连。

上述方案中，激励换能器和接收换能器的所有换能线圈组的结构相同。

上述方案中，换能线圈组的跑道线圈位于绝缘骨架的径向内侧，2个永磁铁位于绝缘骨架的径向外侧。

上述方案中，信号激励电路包括信号发生器、功率放大器和阻抗匹配器；信号发生器的输出端与功率放大器的输入端连接，功率放大器的输出端与阻抗匹配器的输入端连接，阻抗匹配器的输出端连接激励换能器的输入端。

上述方案中，信号接收电路包括信号滤波器、信号放大器和示波器；信号滤波器的输入端连接接收换能器的输出端，信号滤波器的输出端连接信号放大器的输入端，信号放大器的输出端连接示波器的输入端。

上述方案中，信号接收电路还进一步包括上位机，该上位机的输入端与示波器的输出端连接。

上述装置所实现的一种公路护栏立柱埋深检测方法，包括步骤如下：

步骤1、信号激励电路产生正弦波形的交变脉冲电流信号并送入到激励换能器；

步骤2、位于护栏立柱顶端的激励换能器在交变脉冲电流信号的激励下形成了扭转模态的导波信号，且导波信号沿着护栏立柱轴向传播；