[发明专利]一种基于碾压波速的堆石坝压实密度实时监测系统及方法

权利要求书

1.一种基于碾压波速的堆石坝压实密度实时监测系统，其特征在于，包括：振动碾压机(1)和信号采集处理设备；

所述信号采集处理设备安装在振动碾压机(1)上；

所述信号采集处理设备包括：RTK-GPS自动控制子系统(2)、IEPE型加速度传感器(3)、TCDT19动态信号测试分析子系统(4)、数据调理模块(5)、分析处理模块(6)和显示器(7)；

所述IEPE型加速度传感器(3)与TCDT19动态信号测试分析子系统(4)连接；所述数据调理模块(5)分别与TCDT19动态信号测试分析子系统(4)和RTK-GPS自动控制子系统(2)连接；所述分析处理模块(6)与数据调理模块(5)连接；所述显示器(7)与分析处理模块(6)连接。

2.根据权利要求1所述的基于碾压波速的堆石坝压实密度实时监测系统，其特征在于，所述振动碾压机(1)包括：前车架(8)和后车架(10)。

3.根据权利要求1所述的基于碾压波速的堆石坝压实密度实时监测系统，其特征在于，所述RTK-GPS自动控制子系统(2)用于获取振动碾压机(1)位置数据；

所述RTK-GPS自动控制子系统(2)包括：RTK-GPS基准站和流动站；

所述RTK-GPS基准站用于接收GPS卫星信号，并实时发射载波相位差；

所述流动站用于根据接收的GPS卫星信号和发射的载波相位差，得到振动碾压机(1)位置数据。

4.根据权利要求1所述的基于碾压波速的堆石坝压实密度实时监测系统，其特征在于，所述IEPE型加速度传感器(3)为压电式电压型加速度传感器；

所述IEPE型加速度传感器(3)用于采集振动碾压机(1)与地面作用的振动信号、环境噪声信号和振动碾压机(1)马达的声音信号。

5.根据权利要求1所述的基于碾压波速的堆石坝压实密度实时监测系统，其特征在于，所述TCDT19动态信号测试分析子系统(4)用于对IEPE型加速度传感器(3)采集的传感数据进行处理，得到加速度数据。

6.根据权利要求1所述的基于碾压波速的堆石坝压实密度实时监测系统，其特征在于，所述数据调理模块(5)用于对TCDT19动态信号测试分析子系统(4)处理得到的加速度数据进行数据截取和滤波，得到标准加速度数据；

所述分析处理模块(6)用于对标准加速度数据进行相位差求解，得到碾压机(1)的碾压波速，并基于碾压波速计算压实密度；所述显示器(7)用于显示位置数据、时间、振动碾压机(1)的碾压波速和压实密度。

7.一种基于碾压波速的堆石坝压实密度实时监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1、通过第一加速度传感器(31)采集第一路传感数据，通过第二加速度传感器(32)采集第二路传感数据；

A2、采用FIR低通滤波器对第一路传感数据和第二路传感数据分别进行滤波处理，得到第一路加速度数据和第二路加速度数据；

A3、采用傅里叶变换对第一路加速度数据和第二路加速度数据的频率进行估计，得到信号频率；

A4、根据信号频率，计算一个完整周期内的采样点数；

A5、根据一个完整周期内的采样点数，判断第一路加速度数据和第二路加速度数据是否为整周期信号，若是，则计算振动碾压机(1)的碾压波速，若否，则将第一路加速度数据和第二路加速度数据延拓为整周期信号，再计算振动碾压机(1)的碾压波速；

A6、根据振动碾压机(1)的碾压波速，计算振动碾压机(1)的压实密度。

8.根据权利要求7所述的基于碾压波速的堆石坝压实密度实时监测方法，其特征在于，所述步骤A5中计算振动碾压机(1)的碾压波速的公式为：

其中，v为振动碾压机(1)的碾压波速，x为第一加速度传感器(31)和第二加速度传感器(32)间的距离，x(n)为第一路传感数据序列的第n个传感数据，k为序列长度，y(n)为第二路传感数据序列的第n个传感数据，f为信号频率。

9.根据权利要求7所述的基于碾压波速的堆石坝压实密度实时监测方法，其特征在于，所述步骤A6中振动碾压机(1)的压实密度的公式为：

ρ_d＝1.34736+0.00376v

其中，ρ_d为振动碾压机(1)的压实密度，v为振动碾压机(1)的碾压波速。