[发明专利]一种利用超声相控阵技术探测盾构前方孤石的系统和方法

摘要

本发明公开了一种利用超声相控阵技术探测盾构前方孤石的系统和方法，本系统包括在盾构机刀盘上下部位钻取两个孔通道，将装有压电晶片阵列的超声波发射探头、接收器压入孔道；给线性阵压电晶片通电，并通过设置使线性阵压电晶片产生延时效果，扇形波束对前方土层进行预探测；给矩形阵压电晶片通电，底部的接收器布设多通道接收，并将接收到的信号通过无线传输输送到盾构机机舱内部的处理器上，处理器通过预探测存储的数据推导计算出强度大、硬度高的孤石所在的位置，以及孤石粒径大小；本发明方法操作简单，孤石探测所需时间短，成像效果更好，判断孤石位置更加精确，探测成本低，能有效解决现有盾构法施工中所采用孤石探测方法的不足。

主权项

1.一种利用超声相控阵技术探测盾构前方孤石的系统，其特征在于：包括伸入前方隧道土层顶部及底部的探杆（1）、探杆内部的超声波发射系统（2）、探杆内部的超声波采集系统（3）、探杆内部的无线数据传感器（4）和计算机（7），所述超声波发射系统（2）、采集系统（3）与无线数据传感器（4）设备均用螺栓固定于探杆（1）内部，超声波采集系统与无线数据传感器间用电缆线连接并固定于探杆内部，无线传感器（4）与计算机（7）之间通过无线电信号发射器与接收器联系；所述在盾构机（6）处将探杆（1）钻入盾构前方土层，利用超声相控阵超声波发射系统（2）发射超声波（8），超声波经孤石（5）后成衰减后超声波（9），由采集系统（3）将反射后的超声波进行采集信息，传至探杆内部的无线传感器（4），由传感器将信息传至计算机（7）；所述与该探测系统与计算机（7）采用无线连接，计算机（7）设有超声波数据处理系统、将前方孤石形状大小通过二次波成像系统呈现出来。