[发明专利]铁路边坡检测装置

说明书

本申请涉及铁路边坡检测装置，包括振动监测模块、超声检测模块、低功耗放大电路模块与精密放大电路模块。本申请的铁路边坡检测装置，能够评估铁路边坡的滑坡和崩塌风险程度，针对铁路轨道边坡在建设以及运行过程中出现的崩塌和滑坡两大问题，利用振动检测模块作为边坡坡边的位移传感器，采集边坡发生位移的幅度和频率，从而达到检测边坡发生滑坡风险程度的目标，同时，利用超声检测模块作为边坡岩石层状态的传感器。本申请的铁路边坡检测装置探测速度快精度高，嵌入难度低，能够双角度分析铁路边坡的安全情况，灵敏度高，计算准确，能够定点检测边坡损耗情况，非常有利于边坡投入运营后的保养和维护。

技术领域

本申请涉及铁路边坡检测与维护领域，具体涉及一种铁路边坡检测装置。

背景技术

铁路作为我国的主要交通手段，实现了从南到北、自西向东的全面贯通，为了提高铁路运输的速度和安全性，轨道边坡的投入必不可少，轨道边坡保证了在铁路运输过程中，高运行速度对轨道以及地表的摩擦和撞击在安全范围内，然而边坡在自然环境的侵蚀下，发生滑坡和崩塌是不可避免的，边坡由于不同材质坡面之间受地球重力发生错位，如果不及时维护最终会导致滑坡危害，此外，距离边坡表面较深的地下岩石层，由于地下水的不断运动，会使岩石层周围流体含量剧增，使岩石层受力不平衡，最终发生崩塌危害。目前，针对边坡可能存在的滑坡和崩塌风险进行检测和预警，须针对多种物理指标进行检测和监控，现有的检测仪器及装备在使用中存在误差大，操作繁琐等问题，同时在野外的铁路现场使用，可靠性低，维护成本高，并且自动化程度低，难以接入监测网络进行大规模检测。

发明内容

(一)技术问题

1.提高铁路边坡检测的效率和准确率。

2.降低铁路边坡检测装置的复杂程度，降低投入成本。

3.提高铁路边坡检测系统的自动化能力。

(二)技术方案

针对上述技术问题，本申请提出的铁路边坡检测装置，包括：振动传感器、超声传感器、低功耗放大模块和精密放大模块。

振动传感器采取电位器位移传感检测方式，通过边坡表面位移产生的振动位移带动电位器电阻发生改变，其改变规律与边坡表面位移幅度呈线性变化，电位器阻值的变化信号即为边坡表面位移信号，其阻值的变化幅度即为边坡表面的位移幅度，同时阻值的波动频率即为边坡表面位移的变化频率。

超声传感器，通过发出超声波和后续接收边坡深处岩石层和流体反弹回来的声波，来探测岩石层的结构，超声波在穿过泥土、岩石、混凝土、钢筋等材料时会受到不同的阻碍，反弹回来的声波能够准确分辨边坡深处的地质类型，还能确定岩石层的位置和尺寸，从而判断岩石层结构是否发生偏移和受到破坏。

低功耗放大电路连接到振动传感器的下级，IN1，IN2为低功耗放大电路的输入端，连接到振动传感器的两侧，振动传感器监测到的信号通过IN1，IN2输入到PNP型三极管Q6、三极管Q5的基极，三极管Q3、三极管Q6组成一个双倍放大器，三极管Q2、三极管Q5也是如此，同时三极管Q3、三极管Q6与三极管 Q2、三极管Q5所在的支路严格对称，共同组成你一个差分放大电路，前级信号经过该差分放大电路后，不仅会被有效的放大，还能被过滤掉自身所带有的共模干扰信号，差分放大信号最后经NPN型三极管Q12的集电极一侧输出，并传递到以NPN型三极管Q9为核心的共发射极放大电路中，信号虽然由三极管Q10的基极流入，但三极管Q10与三极管Q8构成复合晶体管，三极管Q10的作用仅仅是提高了三极管Q8的放大倍数和驱动能力，并没有改变三极管Q9的核心地位，而 Q8与Q9的发射极和基极串联构成一个双倍放大的NPN晶体管，仍然是以三极管 Q9为核心，最后信号经再一次放大后从三极管Q9的集电极流出，流入一个由NPN 型三极管Q1和PNP型三极管Q7组成的互补放大电路中，进一步提高电路的输出电流和驱动能力。