基于空固耦合地震波探测的隧道衬砌病害智能监测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及隧道病害监测技术领域，具体为基于空固耦合地震波探测的隧道衬砌病害智能监测装置；包括声波喇叭用于激励隧道衬砌的固体表面以产生弹性波，弹性波接收装置安装在隧道衬砌上，且弹性波接收装置用于接收由声波喇叭激励产生的弹性波。弹性波接收装置包括盒盖，盒体，探测片，盒体安装在隧道衬砌上，盒盖安装在盒体上，且盒盖与探测片相互配合，盒盖和盒体配合形成用于安装探测片的安装盒，且探测片安装在盒体内。探测片包括薄膜一，薄膜一上安装有多个压电片。本发明专利技术通过声波喇叭和弹性波接收装置，以空气

【技术实现步骤摘要】
基于空固耦合地震波探测的隧道衬砌病害智能监测装置


[0001]本专利技术涉及隧道病害监测
，具体为基于空固耦合地震波探测的隧道衬砌病害智能监测装置。

技术介绍

[0002]隧道是我国交通线路的重要组成部分之一，对隧道衬砌病害进行监测，对于保障我国交通线路的安全和通畅具有重要意义。目前，常用的两种隧道病害检测方法为车载探地雷达以及超声检测。
[0003]对于同一隧道内的某一特定区域而言，常采用超声检测的方式进行监测，但是，在超声检测中，需要以检测仪探头作为震源，进而向隧道衬砌的钢筋混凝土结构中传递超声波此时，检测仪探头内用于产生超声波的压电陶瓷片，需要在使用时持续高频率振动，因此，这些压电陶瓷片在长期的使用过程中，会由于高频率的自振而导致爆裂，进而导致设备无法正常使用。
[0004]为此，提出基于空固耦合地震波探测的隧道衬砌病害智能监测装置，其目的在于采用空气
‑
固体耦合的方法，用声波喇叭发射扫频或编码震源，声波通过空气传播到隧道衬砌上，进而在隧道衬砌的固体壁面上激发弹性波，于是，压电陶瓷片不再需要作为震源工作，只需要作为传感器，这样就不再需要考虑自振的爆裂问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供基于空固耦合地震波探测的隧道衬砌病害智能监测装置，通过声波喇叭和弹性波接收装置，以空气
‑
固体耦合的方式对隧道衬砌进行监测，由此避免采用压电陶瓷片作为震源而引起的压电陶瓷片自振爆裂问题，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]基于空固耦合地震波探测的隧道衬砌病害智能监测装置，包括：
[0008]声波喇叭，弹性波接收装置；
[0009]所述声波喇叭用于激励隧道衬砌的固体表面以产生弹性波，所述弹性波接收装置安装在隧道衬砌上，且弹性波接收装置用于接收由声波喇叭激励产生的弹性波。
[0010]所述弹性波接收装置包括盒盖，盒体，探测片；
[0011]所述盒体安装在隧道衬砌上，所述盒盖安装在盒体上，且盒盖与探测片相互配合，所述盒盖和盒体配合形成用于安装探测片的安装盒，且探测片安装在盒体内，所述探测片上设置有多个压电片。
[0012]所述探测片包括薄膜一，多个所述压电片均安装在薄膜一上。
[0013]需要预先说明的几点是，其一，本技术方案中，每个薄膜一上的多个压电片共同构成一个监测传感器组，每个监测传感器组均与用于分析监测数据的计算机系统相连接；其二，声波喇叭亦与计算机系统相连接，于是通过计算机系统的编码设置，可以使声波喇叭发
射出预设的声波；其三，安装盒的形式不拘泥于常规的盒体形状，也可以采用走线槽的形状，同时，由于安装盒的作用主要是对多个压电片同时进行固定安装，于是，盒盖在与盒体配合安装完成后，盒盖应向安装有多个压电片的薄膜一提供压紧力，以将压电片压紧在衬砌壁面上。
[0014]基于以上说明，本技术方案的工作原理为，首先，通过安装盒在隧道衬砌的重点监测区域布置一对薄膜一，并且，将薄膜一上的多个压电片均通过盒盖压紧在衬砌的壁面上，接着，在该对薄膜一的外侧布置一个声波喇叭，并使声波喇叭的声波输出口对着衬砌壁面，然后，打开声波喇叭，使声波喇叭发射声波，声波通过空气传到衬砌的固体表面上，进而在衬砌的固体表面上激励一个弹性波，该弹性波沿衬砌传播，直到分别被两个薄膜一上的多个压电片接收，这些压电片在接收到该弹性波后，因产生振动而向计算机系统发出电信号，计算机系统接收到这些电信号后进行数据分析，进而形成针对该监测区域的探伤报告，至此，完成对隧道衬砌病害的一个监测过程。
[0015]在本技术方案中，将声波喇叭作为引发衬砌上的弹性波的震源，而声波喇叭与计算机系统连接，因此，震源的频段和时间函数的给定十分方便，同时，由于声波喇叭通过声波的空气
‑
固体耦合传播的方式，在衬砌上激发弹性波，于是，声波喇叭不需要直接与衬砌接触，只需安装在隧道内并使声波喇叭对准衬砌即可，简化了震源的安装过程。
[0016]相较于目前常用的超声检测方式，本专利技术的震源的选择，舍弃了压电陶瓷片，而采用了声波喇叭，由此避免了压电陶瓷片在产生振动的过程中，由于自振导致的爆裂问题，提高了震源的可靠性。
[0017]再者，现有的超声检测需要将监测探头固定安装在衬砌壁面上，然而，监测探头自身在工作过程中需要发生振动，于是，在长时间使用过程中，监测探头可能由于振动导致松动，而监测探头的松动将导致其传播到衬砌上的超声波，与预设的超声波之间的误差增大，进而影响后续的数据分析。在本技术方案中，由于声波喇叭无需与衬砌固定连接，因此也就不存在这个问题。
[0018]在本方案的以上基础上，可以在制造时预先将多个压电片安装到同一个薄膜一上，由此可以简化压电片在安装设备时的安装过程，减少工人在安装本专利技术的过程中，取用压电片所需要的时间。具体而言，现有的压电片，除非特别定制，否则其长度尺寸通常在200mm以内，远小于隧道衬砌内壁横截面的周长长度，于是，若重点监测面积大，则需要依次取用多个压电片，而且，由于衬砌的拱顶形状制约，测量拱顶时，大尺寸的压电片难以贴合衬砌，不利于设备的安装和数据的测量，因此为保证压电片与拱顶的贴合程度，只得采用尺寸较小的压电片，于是更增多了工人取用压电片所耗费的时间；为解决这个问题，本专利技术在同一个薄膜一上安装多个压电片，此一举措，可以使工人在安装本专利技术设备时，仅需取用一次压电片，再在安装盒内以类似粘贴胶带的形式贴靠到衬砌壁面上，最后通过盒盖压紧，即可完成本专利技术设备的安装，简化了设备的安装过程，缩短了设备的安装时间。
[0019]值得补充说明的是，对于压变片而言，过大的尺寸不仅会使其难以贴合衬砌拱顶，还会增大其保养和存储难度，其原因在于，过大的尺寸容易由于碰撞等外力作用而导致压电片破损，而且，对于大尺寸压电片而言，单个压电片的成本较高，于是单个压变片的损坏对设备的维修成本影响较大；而通过薄膜一的设置，由以上说明可知，不论压电片数量多少，在单次安装过程中，均只需取用一次压电片，于是可以缩小单个压电片的尺寸，如此，即
可降低压电片的保养和存储难度，单个压电片的损坏对设备整体的维修成本影响也将降低，并且，由于压电片均安装在薄膜一上，于是通过收卷和折叠薄膜一，可以提高这些压电片的便携性，降低保养和存储难度；进一步的，在收卷和折叠薄膜一的过程中，可以将多个压电片收入薄膜一内，因此，薄膜一在本专利技术存储、搬运的过程中，还可以对多个压电片起到保护作用，降低外部环境对压电片造成损害的可能性。
[0020]作为本专利技术的一种优选方案，多个所述压电片为细长片状，多个所述压电片两两之间相互平行安装，且多个压电片的安装方向均垂直于薄膜一的一侧边缘。
[0021]所述薄膜一上叠置有薄膜二，且多个压电片均被夹在薄膜一和薄膜二之间，所述薄膜二上开设有用于使多个压电片外露的多个通孔。所述薄膜一和薄膜二均采用塑料材质，且薄膜一与薄膜二采用熔接方式连接。
[本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于空固耦合地震波探测的隧道衬砌病害智能监测装置，其特征在于：包括：声波喇叭(3)，弹性波接收装置；所述声波喇叭(3)用于激励隧道衬砌的固体表面以产生弹性波，所述弹性波接收装置安装在隧道衬砌上，且弹性波接收装置用于接收由声波喇叭(3)激励产生的弹性波。2.根据权利要求1所述的基于空固耦合地震波探测的隧道衬砌病害智能监测装置，其特征在于：所述弹性波接收装置包括盒盖(1)，盒体(2)，探测片；所述盒体(2)安装在隧道衬砌上，所述盒盖(1)安装在盒体(2)上，且盒盖(1)与探测片相互配合，所述盒盖(1)和盒体(2)配合形成用于安装探测片的安装盒，且探测片安装在盒体(2)内，所述探测片上设置有多个压电片(5)。3.根据权利要求2所述的基于空固耦合地震波探测的隧道衬砌病害智能监测装置，其特征在于：所述探测片包括薄膜一(4)，多个所述压电片(5)均安装在薄膜一(4)上。4.根据权利要求2所述的基于空固耦合地震波探测的隧道衬砌病害智能监测装置，其特征在于：所述盒盖(1)与盒体(2)之间通过卡扣连接。5.根据权利要求3所述的基于空固耦合地震波探测的隧道衬砌病害智能监测装置，其特征在于：多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：南品仁，沈立中，白帅，谢守富，袁筛，
申请(专利权)人：温州信达交通工程试验检测有限公司，
类型：发明
国别省市：