[发明专利]带有随时间函数同步放大信号装置的测桩仪

说明书

本发明属于桩基动测技术。

在采用CPU总线控制，通过A/D转换器及波形存贮器进行数据采集与数据存贮的测桩仪中，利用瞬态敲击的应力波在桩基介质中传播的规律来分析判别桩基缺陷是一种无损检测桩基质量的方法。这种瞬态敲击的应力波沿桩身向底端传播并在缺陷或桩底形成反射信号，其信号能量随桩长呈指数衰减。在专利申请号为：892009756的实用新型专利中，我们提出了一种带有信号自同步增强装置的测桩仪，利用该装置可对多次敲击的信号同步迭加后，按对数坐标显示其反射信号，抑制了随机噪声，提高了反射信号，从而达到判读、解释、评价桩基工程的目的。美国桩基动测公司（Pile  Dynamlcs，Inc）于1989年推出了一检测桩基完整性及质量的仪器，该仪器完全采用软件进行数据处理，将每次敲击的信号迭加，按其指数衰减规律进行非线性处理后，进行显示。以上装置和方法虽然都能将多次敲击的反射信号随时间放大或增强，但由于A/D转换器其分辨精度及动态范围受字长限制，当敲击的反射信号达不到A/D转换器的最小分辨字时，无论进行多少次信号迭加，反射信号也不会得到放大，从而影响对桩基工程质量的可靠评价。采用增加A/D转换字长或采用浮点放大技术虽可解决这类问题，但会增加仪器的复杂性与成本，同时会降低A/D转换器的转换速率，不能满足测桩过程中对信号接收的频带宽度的要求。

本发明的目的是在测桩仪中通过带有随时间函数同步放大信号的装置，对测试信号按预定的时间函数实时同步放大信号，使测试信号中，能表征桩基缺陷的反射信号得到增大。该装置由二进制程控放大器、数据锁存器、函数存贮器，地址计数器、数据I/O口、读写及片选控制器、信号幅度鉴别器及逻辑译码器组成;二进制程控放大器的数据增益控制端同数据锁存器的数据输出端相连接;函数存贮器的数据线分别同数据锁存器的数据输入端及连接在CPUBUS总线上的数据I/O口相连接;其地址线同地址计数器的输出端相连接;连接在CPUBUS总线上的逻辑译码器的三个输出端分别同数据I/O口的控制端、读写及片选控制器的控制端以及地址计数器的Cr端相连接。

本发明的最佳实施例见图一、图二、图三、图四、图五。

其中，图一为测桩仪结构原理框图。

图二为随时间函数同步放大信号装置组成原理图。

图三为随时间函数同步放大信号装置线路原理图。

图四为逻辑译码器，片选及读写控制器线路图。

图五为幅度鉴别线路图。

图一中，随时间函数同步放大信号装置直接连接在8088CPUBUS总线上，其操作受逻辑译码器及数据采集译码器CS的控制。逻辑译码器也直接连接在8088CPU  BUS总线上，并对数据采集控制器及数据I/O口进行控制。数据采集控制器发出m0～m9十个节拍时序对A/D转换装置进行控制，图一、图二中的A/D  CP，CS分别为A/D转换装置的数据缓存器的计数脉冲，片选脉冲，S/H为采样保持器的采保脉冲，A/DCP，S/H脉冲占用第m9节拍时序，CS占用第m3节拍时序。图二中，随时间函数同步放大信号装置其函数值存放在函数存贮器中，当桩基信号到达时，由信号幅度鉴别器发出同步信号，使存贮的函数值可按地址依序读至二进制程控放大器增益控制端，由于地址计数器的CP端同一YHF门的输出端相连接;YHF门的一个与门输入端分别同A/D  CP及信号幅度鉴别器相连接;另一与门输入端同逻辑译码器的一个输出端相连接。还由于函数存贮器的片选CS端同-F门的输入端连接，F门的输出端同数据锁存器的数据打入端连接，其函数数值由固化在EPROM中的软件来设定。因此，当数据采集控制器发出m3节拍时序脉冲时，函数存贮器按当前地址计数器指示的地址读出一函数值至数据锁存器，二进制程控放大器的输入端则按数据锁存器锁存的数值更变程控放大倍率，将Vin输入信号进行放大。当数据采集器在m9节拍发出S/H采保脉冲则将采样保持器打开，对放大信号进行采样保持，并送A/D转换器。同时在m9节拍发-A/D  CP计数脉冲给地址计数据器。A/D  CP计数脉冲同数据缓存器的地址计数是同步的。因此，A/D转换器每完成一个转换周期，都对新的时间函数值程控放大后的信号进行一次模/数转换并存入数据缓存器。其改变规律可按下式设定。

Vout＝ (4096-D)/(D+1) ·Vin