[发明专利]基于流场拟合法的堤坝渗漏探测装置及方法

权利要求书

1.基于流场拟合法的堤坝渗漏探测装置，其特征在于，包括：发射装置(1)、接收装置(2)和上位机(3)，其中，发射装置(1)包括依次连接的CPLD(11)、H桥隔离驱动电路(12)、H桥发射电路(13)和两个发射电极(14)，CPLD(11)用于发射两路相位相差180°的1Hz单极性方波，并通过H桥隔离驱动电路(12)控制H桥发射电路(13)输出1Hz双极性方波信号，两个发射电极(14)分别置于水库内和堤坝外侧的水库出水口处，用于激励大地电场，以实现在渗流场上形成人工恒定电场，接收装置(2)包括依次连接的两个接收电极(21)、低通滤波电路(22)、信号保护电路(23)、低噪声放大电路(24)、模数转换器(25)和单片机(26)，所述接收电极(21)置于水库内且靠近堤坝放置，用于采集沿测线上间隔设置的测点处的电位信号，所述测线与堤坝平行设置，接收电极(21)与低通滤波电路(22)的匹配电阻串联，匹配电阻两端的信号依次经低通滤波、信号保护、放大、模数转换后传送至单片机(26)，上位机(3)通过串口模块(4)与单片机(26)通讯，用于对接收到的电位信号进行处理，并绘制堤坝渗漏电势等位线图，实现对堤坝渗漏点的定位。

2.按照权利要求1所述的基于流场拟合法的堤坝渗漏探测装置，其特征在于：所述H桥隔离驱动电路(12)为基于6N137器件的隔离驱动电路，用于强弱电的隔离，6N137的输出端连接升压电路，用于驱动H桥发射电路(13)的功率开关器件。

3.按照权利要求1所述的基于流场拟合法的堤坝渗漏探测装置，其特征在于：所述H桥发射电路(13)采用500V耐压的N沟道场效应管IRF460作为功率开关器件，并设置基于LTC1871的调压电路，使发射电压在12～120V连续可调，发射电流可调范围为0～30A。

4.按照权利要求1所述的基于流场拟合法的堤坝渗漏探测装置，其特征在于：位于水库内的发射电极(14)与堤坝的距离大于1000m。

5.按照权利要求1所述的基于流场拟合法的堤坝渗漏探测装置，其特征在于：所述低通滤波电路(22)用于提取匹配电阻两端的1、3、5、7、11Hz次奇次谐波，滤去其他高频成分。

6.按照权利要求1所述的基于流场拟合法的堤坝渗漏探测装置，其特征在于：所述信号保护电路(23)包括两个反接的齐纳二极管，其中，低通滤波电路(22)的两个输出端连接在所述两个反接的齐纳二极管上。

7.按照权利要求1所述的基于流场拟合法的堤坝渗漏探测装置，其特征在于：所述低噪声放大电路(24)包括INA114放大器芯片。

8.按照权利要求1所述的基于流场拟合法的堤坝渗漏探测装置，其特征在于：所述模数转换器(25)采用高精度24位数模转换芯片ADS1256。

9.按照权利要求1所述的基于流场拟合法的堤坝渗漏探测装置，其特征在于：所述单片机(26)为MPS430单片机。

10.利用权利要求1至9中任一项所述的基于流场拟合法的堤坝渗漏探测装置对堤坝渗漏进行探测的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将两个发射电极一端置于堤坝水库内，一端置于堤坝外侧的水库出水口处，并使两者尽可能远；

(2)打开发射装置的电源开关，发射1Hz的双极性方波，从而在堤坝的渗流场上施加一个人工恒定电场；

(3)将接收电极置于水库内且靠近堤坝放置，并沿与堤坝平行设置的测线每隔2m完成一次电位采集；

(4)接收装置对从接收电极采集的测点电位信号进行处理，并存储在单片机中，同时，每完成一次测点采集后均将处理后的数据上传至上位机；

(5)上位机对采集的数据进行初步数据处理和计算并绘制堤坝渗漏电势等位线图，实现对堤坝渗漏点的定位。