[发明专利]一种基于超声波纵波的岩石层状态实时检测系统

摘要

本发明公开了一种基于超声波纵波的岩石层状态实时检测系统，包含微控制器模块以及与其连接的超声波发射模块、超声波接收模块、显示模块和电源模块，所述微控制器模块包含计时单元、第一计算单元、第二计算单元和比较单元，所述超声波发射模块包含依次连接的高压电路、脉冲产生电路、超声波发送换能器，所述超声波接收模块包含依次连接的滤除噪声电路、接收信号放大电路、信号整形电路，本发明利用超声波在岩体中的传播速度与岩体的受力状态和裂隙程度的关系来实时地监测围岩松动圈的情况，具有方便、灵活、易于操作。

主权项

一种基于超声波纵波的岩石层状态实时检测系统，其特征在于：包含微控制器模块以及与其连接的超声波发射模块、超声波接收模块、显示模块和电源模块，所述微控制器模块包含计时单元、第一计算单元、第二计算单元和比较单元，所述超声波发射模块包含依次连接的高压电路、脉冲产生电路、超声波发送换能器，所述超声波接收模块包含依次连接的滤除噪声电路、接收信号放大电路、信号整形电路；其中，超声波发射模块，用于发射超声波同时发送一个计时启动信号至计时单元；超声波接收模块，用于当第一次接收到超声波时同时发送一个计时停止信号至计时单元；计时单元，用于计算在收到超声波发射模块发送的计时启动信号和超声波接收模块发送的计时停止信号之间的时间，进而将时间上传至计算单元；第一计算单元，用于根据v＝s/t计算出超声波在岩石中的速度v，同时通过显示模块实时显示；其中，t为超声波发射模块发送的计时启动信号和超声波接收模块发送的计时停止信号之间的时间，s为岩石层的厚度；第二计算单元，用于根据计算超声波的纵波在岩石中的正常速度；其中，va为超声波的纵波在岩石中的正常速度，E为杨氏模量,μ为泊松比,ρ为岩石密度；对比单元，用于将计算出的va和v进行对比：若v小于va，则岩石层处于应力降低区；若v大于va，则岩石层处于应力集中区；若v等于va，则岩石层处于原岩应力区。