[发明专利]一种水下构建物表面裂缝可视化探测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种裂缝探测装置，特别是涉及一种水下构建物表面裂缝的可视化探测装置。 

背景技术

 水坝、钻井平台的水下构建物部分经过长时间的工作运行，受水质、水压以及各种生物化学因素的影响，其坝体、闸门等处难免出现裂缝、破损现象。由于构建物长期处于水下，探测、清洗不便，导致水垢沉积，各种藻类贝类生物附着滋生，往往又会遮蔽隐藏这些已经出现的问题。而这些初期出现的细微裂缝、破损若不能得到及时修补，其缺陷程度将会进一步扩大，可能引起大坝闸门无法及时开启，坝体无法正常工作甚至出现大面积坍塌的灾难性事故。为了预防上述重大事故的发生，目前常采用的方法是定期对大坝进行停工维护，即排空大坝蓄水，由大量工作人员亲临现场，人工清理坝体附着物，排查裂缝，修补缺损。这种方式虽然可行且效果良好，但耗费了大量的人力、物力，成本代价高，不适合于经常性维护，不适合于大范围地普及。

水下构建物表面清洗可采取机械敲打或超声清洗的方法。针对不同水下构建物表面覆盖物机械敲打力度不易掌握，且实现无人操作成本较高。超声空化是液体中由于超声的物理作用，在液体内的某一区域会形成局部的暂时的负压区，于是在液体中产生空穴或气泡，这些充有蒸气或空气的气泡处于非稳定状态，当它们突然闭合时，会产生激波。因而在局部微小区域产生很大的压力，从而把聚集起来的声场能量在液体中极小的空间内迅速释放出来，形成高温(可高达5000K以上)、高压(可高达5×10^7pa)以及强冲击波和射流等极端的物理条件。超声清洗技术利用超声波空化效应原理，经多年发展比较成熟，具有不易损坏被清洗物及实施成本低的特点。

水下构建物的远程操作控制方式有利于操作人员与正处于工作状态的水下构建物保持安全距离，方便转移维护监测工作地点，同时节约了铺设通信电缆的成本。远程操作控制可采取无线电波通信或水声通信的方法。根据物理学原理，无线电波在水中传播很短一段距离便会衰减耗尽，而水下构建物的维护检测若要不影响其正常工作便必须在水中进行，不利于无线电波的传输。水声通信使用在水中传播不易衰减的声波进行数据传输，是一项在水下传输数据的技术。目前水声通信技术已经发展得较为成熟，已发展到网络化的阶段，比较适合水下构建物的远程操作控制的数据传输。

发明内容

为了解决现有水下构建物维护检查方式中消耗大量人力、物力、时间，且整个过程构建物无法正常工作等问题，本发明提供了一种结合超声清洗和水声通信技术，可远程操作、自动化程度高、可组网、不干扰构建物正常工作的水下构建物表面可视化裂缝探测装置，

为了解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：一种水下构建物表面裂缝可视化探测装置，其特征在于，包括：

一个位于上位机端的计算机；

一个用于上位机端进行水声通信的第一水声换能器；

一个用于连接计算机和第一水声换能器,将待发送或已接收信号调制解调的第一水声调制解调器；

一个用于清洗拍摄端进行水声通信的第二水声换能器；

一个用于连接第二水声换能器,将待发送或已接收信号调制解调的第二水声调制解调器；

一个用于产生超声驱动信号并传输给超声功率放大器的超声信号产生器；

一个用于驱动高压水射流喷头的高压水泵；

一个用于拍摄水下构建物表面图像的水下摄像头；

一个用于处理装置运行数据并与第二水声调制解调器、超声信号产生器、高压水泵和水下摄像头相连的核心处理器；

所述的超声信号产生器连接一个用于放大超声驱动信号以驱动超声清洗换能器的超声功率放大器；

所述的超声功率放大器连接一个用于清洗水下构建物表面的超声清洗换能器；

所述的高压水泵连接一个用于冲洗水下构建物表面的高压水射流喷头。

前述的一种水下构建物表面裂缝可视化探测装置，其特征在于：所述的第一水声调制解调器使用FSK调制解调方式，所述第一水声调制解调器与所述计算机的连接使用RS232标准串口通信。

前述的一种水下构建物表面裂缝可视化探测装置，其特征在于：所述第一水声换能器和第二水声换能器的中心频率各为32kHz。

前述的一种水下构建物表面裂缝可视化探测装置，其特征在于：所述核心处理器采用单片机MSP430F149，使用3.3V直流电压供电。

前述的一种水下构建物表面裂缝可视化探测装置，其特征在于：所述超声信号产生器采用SG3525PWM控制芯片产生超声驱动信号。