全张量梯度的坝体渗漏通道探测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种全张量梯度的坝体渗漏通道探测装置及方法,优化了电磁场发射装置，可有效消除环境中的电磁干扰；采用由多个垂直距离相等的三分量磁通门传感器组成的全张量梯度磁测装置，利用多个三分量磁通门传感器测量坝体某位置的多个磁分量，能够直接计算多个磁梯度，直接解算传导电流密度，解决了多解性和误差问题；采用无人机航测模式有效解决了坝体面板数据采集困难的问题，提高了外业工作效率，降低了劳动强度，有利于大范围快速巡检坝体的渗漏隐患。体的渗漏隐患。体的渗漏隐患。

【技术实现步骤摘要】
全张量梯度的坝体渗漏通道探测装置及方法


[0001]本专利技术涉及坝体渗漏通道探测领域，尤其是涉及全张量梯度的坝体渗漏通道探测方法。

技术介绍

[0002]针对土石库坝体渗漏问题，常规物探方法包括高密度电法、地质雷达法、自然电场法等，这些方法都是以地面测线形式开展，遇到堤坝体面板斜坡难以有效完成全断面探测任务，且简单的几条测线覆盖面不够，容易造成漏判和误判；同时，依靠的测量值容易出现干扰和误差，渗漏通道造成的测量值异常并不明显。
[0003]目前，有学者利用磁场进行库坝渗漏通道检测，基本是采用单个三分量磁传感器的地面测量方式，这种方式通过测量供电前测点背景磁场和供电后测点磁场的差值获取每个测点的磁异常值，但该方法受外界人文及建筑物的电磁干扰严重，利用已有处理技术难以有效消除干扰；其次，磁场梯度信息与渗漏通道关系紧密，而计算三分量磁梯度最少需要4个磁传感器，但该方法无法直接计算磁梯度并解算传导电流密度，只能通过反演方法获取，存在多解性和误差；最后该方法同样面临坝体面板数据采集困难的问题，外业工作时间较长，不利于大范围渗漏隐患的快速巡检。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种全张量梯度的坝体渗漏通道探测装置，本专利技术的另一目的在于提供一种全张量梯度的坝体渗漏通道探测装置方法。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取下述技术方案：本专利技术所述一种基于机载磁场全张量梯度的坝体渗漏通道探测装置，包括发射电极、发射机、全张量梯度磁测装置和搭载集成控制系统的无人机；所述发射电极，放置在坝体的两侧，并通过电缆线连通；同时坝体两侧的发射电极又分别通过电缆线与所述发射机连通，形成电回路；发射机，用于向所述电回路中发射包含多种频率的电信号；所述全张量梯度磁测装置，包括固定在立体框架顶点处的若干个三分量磁通门传感器，用于检测坝体各点的多个磁分量；所述集成控制系统，用于控制所述无人机，并收集全张量梯度磁测装置检测到的磁分量及无人机的姿态信息以及位置信息；全张量梯度磁测装置通过伸缩连杆与无人机连接，通过USB接口与集成控制系统相连，实现无人机航测坝体各点的磁分量数据。
[0006]进一步地，在坝体迎水面，所述发射电极放置在水中；在坝体背水面，发射电极放置在坝体疑似渗漏点或电极坑内；同侧存在多个发射电极时，多个发射电极需通过电缆并联成为一个整体。
[0007]优选地，所述立体框架为正立方体框架。
[0008]优选地，相邻两个所述三分量磁通门传感器中心点之间的距离相等，且大于等于0.5米。
[0009]本专利技术所述一种全张量梯度的坝体渗漏通道探测方法，包括以下步骤：S1，在坝体迎水面和背水面布设发射电极，并用电缆线连接；S2，迎水面所述发射电极和背水面发射电极分别与发射机连接，形成电回路，并供入多种频率的电信号；S3，使用伸缩连杆连接全张量梯度磁测装置和无人机，并通过USB接口连接所述全张量梯度磁测装置与所述无人机上的集成控制系统；S4，控制无人机在坝体被探测区域低空测量多条测线，收集坝体各点的多个磁分量；S5，找到坝体各点受外界磁场干扰最小且频率域相同的多个磁分量；S6，计算坝体各点的若干个磁梯度；S7，根据所述磁梯度解算传导电流密度，确定坝体渗漏通道。
[0010]进一步地，S1步中，在坝体迎水面布设的所述发射电极放置在水中；在坝体背水面布设发射电极放置在坝体疑似渗漏点或电极坑内，同侧存在多个发射电极时，同侧的多个发射电极需通过电缆并联成为一个整体。
[0011]进一步地，S3步中，所述全张量梯度磁测装置，包括固定在立体框架顶点处的若干个三分量磁通门传感器，用于检测坝体各点的多个磁分量。
[0012]优选地，相邻两个所述三分量磁通门传感器中心点之间的距离相等，且大于等于0.5米。
[0013]进一步地，S3步中，所述集成控制系统，用于控制所述无人机，并收集所述全张量梯度磁测装置检测到的磁分量数据及无人机的姿态信息以及位置信息。
[0014]本专利技术优点在于优化了电磁场发射装置，可有效消除环境中的电磁干扰；采用由多个垂直距离相等的三分量磁通门传感器组成的全张量梯度磁测装置，利用多个三分量磁通门传感器测量坝体某位置的多个磁分量，能够直接计算多个磁梯度，直接解算传导电流密度，解决了多解性和误差问题；采用无人机航测模式有效解决了坝体面板数据采集困难的问题，提高了外业工作效率，降低了劳动强度，有利于大范围快速巡检坝体的渗漏隐患。
附图说明
[0015]图1为本专利技术所述装置的发射电极布设示意图。
[0016]图2为本专利技术所述装置的发射机组成示意图。
[0017]图3为本专利技术所述装置的立方体框架示意图。
[0018]图4为本专利技术所述装置的全张量梯度磁测装置正视图。
[0019]图5为本专利技术所述装置的集成控制系统示意图。
[0020]图6为本专利技术所述装置的无人机与全张量梯度磁测装置连接示意图。
[0021]图7为本专利技术所述方法的流程图。
具体实施方式
[0022]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施
例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0023]本专利技术所述全张量梯度的坝体渗漏通道探测装置，包括发射电极2、发射机3、全张量梯度磁测装置和搭载集成控制系统的无人机；如图1所示，所述发射电极2，放置在坝体1的两侧，在坝体1迎水面时，发射电极2放置在水中；在坝体1背水面时，发射电极2放置在坝体1疑似渗漏点或电极坑内。
[0024]电极坑需满足深度不小于0.8m，相邻坑距不小于3m，数量不少于3个，放入导电材料后，夯土压实，保证接地良好。
[0025]导电材料一般采用厚度为1mm铝箔，并在上浇导电的氯化钠溶液，然后夯土压实，保证接地良好，也可以采用多根柱电极并联。
[0026]坝体每侧的发射电极2也可以是由多个位于同侧不同位置的独立导电材料并联形成的整体，即同侧存在多个发射电极2时，同侧的多个发射电极2需通过电缆线4并联成为一个整体。
[0027]两侧的发射电极2通过电缆线4连通，再分别通过电缆线4与发射机3连通，形成一个电回路。
[0028]如图2所示，发射机3，用于向电回路中发射包含多种频率的电信号，其由发电机组、可编程直流电源、逆变发送器、张量发射信号控制器、全波形电流测量器、GPS同步装置构成。其中，发电机组，用于提供三相交流电；可编程直流电源，用于将三相交流电整流为直流电，或处理为低频交流电，为发射机提供动力；逆变发送器，用于控制发射机电信号的电压；张量发射信号控制器，用于控制发射机电信号的发射频率，发射时间和发射电流强度；全波形电流测量器，用于监测电回路中电信号的实际参数；所述实际参数包括电压、发射频率，发射时间和发射电流强度；GPS同步装置，用于同步发射机发射的电信号和全波形电流测量器监测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全张量梯度的坝体渗漏通道探测装置，其特征在于：包括发射电极、发射机、全张量梯度磁测装置和搭载集成控制系统的无人机；所述发射电极，放置在坝体的两侧，并通过电缆线连通；同时坝体两侧的发射电极又分别通过电缆线与所述发射机连通，形成电回路；发射机，用于向所述电回路中发射包含多种频率的电信号；所述全张量梯度磁测装置，包括固定在立体框架顶点处的若干个三分量磁通门传感器，用于检测坝体各点的多个磁分量；所述集成控制系统，用于控制所述无人机，并收集全张量梯度磁测装置检测到的磁分量及无人机的姿态信息以及位置信息；全张量梯度磁测装置通过伸缩连杆与无人机连接，通过USB接口与集成控制系统相连，实现无人机航测坝体各点的磁分量数据。2.根据权利要求1所述的全张量梯度的坝体渗漏通道探测装置，其特征在于：在坝体迎水面，所述发射电极放置在水中；在坝体背水面，发射电极放置在坝体疑似渗漏点或电极坑内；同侧存在多个发射电极时，多个发射电极需通过电缆并联成为一个整体。3.根据权利要求1所述的全张量梯度的坝体渗漏通道探测装置，其特征在于：所述立体框架为正立方体框架。4.根据权利要求1所述的全张量梯度的坝体渗漏通道探测装置，其特征在于：相邻两个所述三分量磁通门传感器中心点之间的距离相等，且大于等于0.5米。5.一种全张量梯度的坝体渗漏通道探测方法，其特征在于：包括以下步骤：S1，在坝体迎水面和背水面布设发射电极，并用电缆线连接；S2，迎水面所...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭玉松，郭士明，汤井田，胡双贵，王小鹏，周锡芳，姜文龙，张亚玲，
申请(专利权)人：黄河勘测规划设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：