[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

说明书

本发明公开了一种混凝土大坝活动裂纹电磁信号采集装置与方法，其中，该装置包括：三轴电磁监测传感器、电磁信号校正单元、电磁信号调理单元、智能控制单元和供电电源单元；三轴电磁监测传感器用于获取混凝土大坝坝体表面的空间磁场数据，电磁信号校正单元用于剔除混凝土大坝背景噪声，电磁信号调理单元用于把三轴电磁监测传感器采集的电磁模拟信号转换为电磁数字信号，智能控制单元用于识别和存储混凝土大坝活动裂纹产生的电磁信号，供电电源单元用于向三轴电磁监测传感器、电磁信号校正单元、电磁信号调理单元和智能控制单元的正常工作提供所需电压和电流。本发明能实现混凝土大坝活动裂纹电磁信号的采集，采集区域更广泛，装置功耗低。

技术领域

本发明涉及在线电磁信号采集技术领域，特别是涉及一种混凝土大坝活动裂纹电磁信号采集装置与方法。

背景技术

混凝土大坝作为大体积混凝土结构，其抗拉强度远小于抗压强度，容易形成活动裂纹。而且大坝需承受的水压和地震作用可达千万吨级，在动、静裂纹的共同作用下，其裂纹容易发生扩展，给大坝的安全稳定造成威胁。然而，混凝土大坝由于需要承载大量的水电站库水压力，长期处于受力状态，蓄水侧难以进行直接观测，活动裂纹产生的电磁信号频率高、幅值小，使得混凝土大坝活动裂纹信号的采集一直是无损检测中的难点问题。因此，混凝土大坝活动裂纹电磁信号的采集具有重要的意义。

然而，目前世界上还没有成熟的大型混凝土活动裂纹电磁信号采集装置。人工巡检方式消耗大量的人力和物力成本，却只能定期对大坝裂纹缺陷进行评估，难以实时确定裂纹缺陷的状态；常规电磁信号采集装置的采样频率低，无法实现混凝土大坝活动裂纹信号波形的完整记录；矿用电磁辐射监测装置只能对矿场或煤层的电磁辐射信号进行特征识别，难以实现在混凝土大坝上活动裂纹电磁信号的识别和记录。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明提出一种混凝土大坝活动裂纹电磁信号采集装置。以实现利用三轴电磁监测传感器及相关信号调理模块，识别活动裂纹产生的电磁信号，为监测混凝土大坝活动裂纹的变化情况提供依据，为大坝的安全运行提供技术支撑。

本发明的另一个目的在于提出一种混凝土大坝活动裂纹电磁信号采集方法。

为达上述目的，本发明一方面提出一种混凝土大坝活动裂纹电磁信号采集装置，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。

可选地，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。