一种公路路基空基阵列检测探头、检测系统和检测设备技术方案

本发明专利技术涉及一种公路路基空基阵列检测探头、检测系统和检测设备。一种公路路基空基阵列检测探头，包括支承大架、支架、悬挂装置和锤击作动装置；所述悬挂装置装设在所述支架上，具有锤击孔；所述锤击作动装置装设在所述支承大架上，同时穿过所述锤击孔；所述支架安装在所述支承大架上；所述锤击作动装置具有锤头，通过驱动所述锤头发出锤击动作；所述悬挂装置装设有多个咪头；多个所述咪头聚焦指向所述锤头位置的下方，均与上位机连接。本发明专利技术提供的公路路基空基阵列检测探头，其上所有咪头聚焦实现有效信号的保真检测和高分辨率，保证检测结果的可靠性；保证检测得到的震动信号与路面锤击点位上的震动信号具有极好的相关性。

【技术实现步骤摘要】
一种公路路基空基阵列检测探头、检测系统和检测设备
本专利技术涉及公路检测，尤其涉及一种公路路基空基阵列检测探头、检测系统和检测设备。
技术介绍
各种类别的公路路基中可能存在非开挖施工后充填不密实、地下水渗漏导致沙土流失或者岩溶地区支承层失效等等，从而构成公路塌陷隐患，严重威胁建筑、车辆或行人安全。可靠、快速探测公路塌陷隐患意义重大。现有的探测技术有探地雷达法和地震波法，前者探测效率高，每小时能够探测数十千米，为公路建设管养相关部门广泛采用，但由于其探测异常反应的是路基介质的电学参数，其结果存在多解性，经常导致异常误判或遗漏。后者采用地震波激发采集，能够可靠地反映公路路基深部的隐患病害，但由于地震波记录用传感器或检波器需要和公路路面接触耦合，一般只能在激发测量时停止设备移动，检测效率大打折扣，现有的地震探测装备一般速度在每小时1千米左右，只能用于公路路面和路基隐患详查，例如专利号为ZL201610104053.7的专利文献公开了“一种用于路基隐患探测的探测车及其探测方法”。为了提高地震波法探测系统的速度，必须实现快速连续采集，而解决这一难题的关键是选择非接触式耦合传感器。基于麦克风传感器的地震响应采集在混凝土结构无损检测中有应用先例，如例如专利号为ZL200820222263.7的专利文献公开的“隧道衬砌脱空检测装置”、专利号为ZL201610854251.5的专利文献公开的“隧道衬砌无损检测装置”以及专利号为ZL201620896324.2的专利文献公开的“一种路面脱空检测设备”等。但在公路路基检测中存在两个难题：一是单一麦克风的灵敏度有限，采用非接触式测量，公路路基的震动响应信号难以保证高信噪比和分辨率，从而增大检测隐患的判识可信度；二是公路检测在开放型环境下进行，乃行人、车辆密集场地，机车行进等噪声干扰大，快速连续检测中必须要压制这些与主动地震波激发响应无关的信号干扰。因而现有的道路路基检测存在不足，在检测效率和分辨能力上还有待改进和提高。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足之处，本专利技术的目的在于提供一种公路路基空基阵列检测探头、检测系统和检测设备，能够快速可靠地实现路基内部缺陷的无损检测。为了达到上述目的，本专利技术采取了以下技术方案：一种公路路基空基阵列检测探头，包括支承大架、支架、悬挂装置和锤击作动装置；所述悬挂装置装设在所述支架上，具有锤击孔；所述锤击作动装置装设在所述支承大架上，同时穿过所述锤击孔；所述支架安装在所述支承大架上；所述锤击作动装置远离所述支承大架的一端装设有锤头，通过驱动所述锤头发出锤击动作；所述悬挂装置装设有多个咪头；多个所述咪头聚焦指向所述锤头位置的下方，均与上位机连接。优选的，所述的公路路基空基阵列检测探头，所述悬挂装置为非封闭球面或圆弧面，其上布设网孔，同时在内侧面装设吸声组件。优选的，所述的公路路基空基阵列检测探头，所述咪头为声电转换器；所述声电转换器包括但不限于：电阻式传感器、电感式传感器、电容式送话器、光电式传感器、磁电式传感器。优选的，所述的公路路基空基阵列检测探头，多个所述咪头通过串联或并联方式与所述上位机通信连接；所述通信连接为有线通信或无线通信。优选的，所述的公路路基空基阵列检测探头，所述锤击作动装置的驱动锤头的方式包括但不限于：机械式、液压式、气动式、磁电式。优选的，所述的公路路基空基阵列检测探头，所述锤头为可更换设计，使用耐冲击磨损材料制成。一种公路路基检测系统，包括采集分析装置、所述的检测探头；所述采集分析装置包括采集触发装置、信号调理模块、模数转换模块、处理模块；所述采集触发装置，用于获取锤头的锤击时间同步信号，将所述时间同步信号传送到所述处理模块中；所述信号调理模块，与多个咪头连接，将接收到的模拟信号进行前置调理后发送到所述模数转换模块；所述模数转换模块，用于接收信号调理模块发送的模拟信号转换成数字信号发送到所述处理模块中；所述处理模块，用于根据所述采集触发装置的时间同步信号驱动所述信号调理模块执行模拟信号的接收，同时接收所述模数转换模块发送的数字信号并进行振幅谱分析。优选的，所述的公路路基检测系统，所述采集分析装置还包括存储模块和电源模块；所述存储模块与所述处理模块连接，用于存储所述处理模块接收和生成的相关数据；所述电源模块用于为采集分析装置供电。优选的，所述的公路路基检测系统，所述采集分析装置还包括定位模块；所述定位模块为GPS模块、北斗模块、RTK模块中的一种或多种组合。一种公路路基检测设备，包括可移动设备；所述可移动设备装设有权利要求7-9任一所述的公路路基检测系统。相较于现有技术，本专利技术提供的一种公路路基空基阵列检测探头、检测系统和检测设备，具有以下有益效果：1)本专利技术提供的公路路基空基阵列检测探头，其上所有咪头聚焦实现有效信号的保真检测和高分辨率，保证检测结果的可靠性；保证检测得到的震动信号与路面锤击点位上的震动信号具有极好的相关性；2)本专利技术提供的公路路基空基阵列检测探头通过相关叠加即并联或串联输出能够实现信号增强和抗噪声，因为来自旁侧机动车等外部噪声对多咪头阵列探头来说乃是时间域非相关信号，能够适应在交通繁忙、声噪干扰复杂的市政公路上随时进行检测；3)本专利技术提供的检测系统中，使用的识别算法简便：通过频率域振动谱来反映路面下部隐患的存在；算法简单、结果直观，几乎是在信号采集的同时就完成了频谱分析，通过傅里叶变换后的振动谱上低主频能量快速增大的变化趋势和特征来鉴别指认脱空或松散隐患位置，冲击震源可在瞬间与地面接触完成激发并收回，同步触发采集系统及时完成数据采集分析，为快速移动检测和实时判别隐患创造了条件；4)本专利技术提供的检测设备结构简单而紧凑，成套装备相对独立，可由机动车牵引，方便震源及探测软硬件系统快速移动，能适应公路交通繁忙的工况环境，提高了作业效率，为装备形成生产力和推广应用创造了条件。附图说明图1是本专利技术提供的公路路基空基阵列检测探头的结构图；图2是本专利技术提供的公路路基检测系统的结构框图；图3是本专利技术提供的检测系统对塌陷隐患采集信号波列图；图4是本专利技术提供的检测系统对塌陷隐患采集系统傅立叶振幅谱图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请参阅图1，本专利技术提供一种公路路基空基阵列检测探头1，包括支承大架11、支架12、悬挂装置13和锤击作动装置14；所述悬挂装置13装设在所述支架12上，具有锤击孔132；所述锤击作动装置14装设在所述支承大架11上，同时穿过所述锤击孔132；所述支架12安装在所述支承大架11上；所述支架12的数量不做限定，只要能够固定所述悬挂装置13即可。当然，在进一步的实施中，所述支架12与所述支承大架11之间具有支架减震器12本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种公路路基空基阵列检测探头，其特征在于，包括支承大架、支架、悬挂装置和锤击作动装置；所述悬挂装置装设在所述支架上，具有锤击孔；所述锤击作动装置装设在所述支承大架上，同时穿过所述锤击孔；所述支架安装在所述支承大架上；/n所述锤击作动装置远离所述支承大架的一端装设有锤头，通过驱动所述锤头发出锤击动作；/n所述悬挂装置装设有多个咪头；多个所述咪头聚焦指向所述锤头位置的下方，均与上位机连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种公路路基空基阵列检测探头，其特征在于，包括支承大架、支架、悬挂装置和锤击作动装置；所述悬挂装置装设在所述支架上，具有锤击孔；所述锤击作动装置装设在所述支承大架上，同时穿过所述锤击孔；所述支架安装在所述支承大架上；
所述锤击作动装置远离所述支承大架的一端装设有锤头，通过驱动所述锤头发出锤击动作；
所述悬挂装置装设有多个咪头；多个所述咪头聚焦指向所述锤头位置的下方，均与上位机连接。


2.根据权利要求1所述的公路路基空基阵列检测探头，其特征在于，所述悬挂装置为非封闭球面或圆弧面，其上布设网孔，同时在内侧面装设吸声组件。


3.根据权利要求1所述的公路路基空基阵列检测探头，其特征在于，所述咪头为声电转换器；所述声电转换器包括但不限于：电阻式传感器、电感式传感器、电容式送话器、光电式传感器、磁电式传感器。


4.根据权利要求3所述的公路路基空基阵列检测探头，其特征在于，多个所述咪头通过串联或并联方式与所述上位机通信连接；所述通信连接为有线通信或无线通信。


5.根据权利要求1所述的公路路基空基阵列检测探头，其特征在于，所述锤击作动装置的驱动锤头的方式包括但不限于：机械式、液压式、气动式、磁电式。


6.根据权利要求5所述的公路路基空基阵列检测探头，其特征在于，所述锤头为可更换设计，使...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱德兵，朱涵，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43