[发明专利]一种混凝土大坝活动裂纹电磁信号采集装置与方法

权利要求书

1.一种混凝土大坝活动裂纹电磁信号采集装置，其特征在于，所述装置包括：三轴电磁监测传感器(1)、电磁信号校正单元(2)、电磁信号调理单元(3)、智能控制单元(4)和供电电源单元(5)；

所述三轴电磁监测传感器(1)用于获取混凝土大坝坝体表面的空间三维磁场数据；

所述电磁信号校正单元(2)包括差分电路(21)和陷波电路(22)，用于剔除混凝土大坝活动裂纹产生的电磁辐射信号中的电磁背景噪声；

所述电磁信号调理单元(3)包括一级放大电路(31)、低通滤波电路(32)、二级放大电路(33)、带通滤波电路(34)和模数转换电路(35)，与所述三轴电磁监测传感器(1)连接，用于把所述三轴电磁监测传感器(1)采集的电磁模拟信号转换为电磁数字信号；

所述智能控制单元(4)包括信号临时存储模块(41)、信号比较模块(42)、信号特征提取模块(43)和信号存储模块(44)，与所述电磁信号调理单元(3)连接，用于识别和存储混凝土大坝活动裂纹产生的电磁信号；

所述供电电源单元包括供电电池(51)、电源保护电路(52)、电源转换电路(53)和电源滤波电路(54)，与所述三轴电磁监测传感器(1)、电磁信号校正单元(2)、电磁信号调理单元(3)和智能控制单元(4)连接，用于向所述三轴电磁监测传感器(1)、电磁信号校正单元(2)、电磁信号调理单元(3)和智能控制单元(4)的正常工作提供所需电压和电流。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述三轴电磁监测传感器(1)的电磁信号的采样速率大于10MHz，所述电磁信号的最小分度值小于10nT。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述差分电路(21)，用于比较三轴电磁模拟信号与混凝土大坝背景噪声的差异，以滤除低频电磁信号；

所述陷波电路(22)用于剔除三轴电磁模拟信号中存在的预设频率的背景噪声；

所述一级放大电路(31)为低增益低噪声电压放大电路，噪声低于5nV/√Hz，电压的放大倍数不高于20；

所述低通滤波电路(32)，用于滤除频率在100Hz以下的低频干扰电磁信号；

所述二级放大电路(33)为高增益高速电压放大电路，增益带宽积大于2GHz，电压放大倍数不低于200；

所述带通滤波电路(34)，用于滤除频率在10kHz以下和10MHz以上的干扰电磁信号；

所述模数转换电路(35)的采样分辨率不低于16位，数据转换速率不低于50MHz。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号临时存储模块(41)用于临时记录三轴电磁数字信号波形，记录的单次电磁信号时间长度大于2ms；

所述信号比较模块(42)，用于比较三轴电磁数字信号波形之间的差异，排除电磁信号采集装置内部干扰噪声；

所述信号特征提取模块(43)，用于区分混凝土大坝活动裂纹电磁信号与环境干扰信号、电磁信号采样单元内部干扰噪声；

所述信号存储模块(44)与所述信号特征提取模块(43)连接，用于存储混凝土大坝活动裂纹电磁信号，所存储的单次活动裂纹产生的电磁信号时间长度大于2ms。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述供电电池(51)采用高能量密度锂电池组和太阳能电池板组合的供电电池进行供电；

所述电源保护电路(52)，用于对所述供电电池进行过压和过流防护；

所述电源转换电路(53)，用于将供电电池的供电电压转换为所述三轴电磁监测传感器、电磁信号采集单元和智能控制单元所对应的供电电压；

所述电源滤波电路(54)，用于滤除供电电压中的非直流分量。