[发明专利]基于流场拟合法的堤坝渗漏探测装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于流场拟合法的堤坝渗漏探测装置及方法，其中，所述装置包括：发射装置、接收装置和上位机，发射装置包括依次连接的CPLD、H桥隔离驱动电路、H桥发射电路和两个发射电极，两个发射电极分别置于水库内和堤坝外侧的水库出水口处，接收装置包括依次连接的两个接收电极、低通滤波电路、信号保护电路、低噪声放大电路、模数转换器和单片机，所述接收电极置于水库内且靠近堤坝放置，上位机通过串口模块与单片机通讯，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。该基于流场拟合法的堤坝渗漏探测装置及方法，不易被自然地貌所影响，汛期和非汛期均能够使用。

技术领域

本发明涉及堤坝渗漏勘测技术，特别提供了一种基于流场拟合法的堤坝渗漏探测装置及方法。

背景技术

随着我国不断发展水利水电事业，堤坝的建设与维护越来越被重视。堤坝工程的建设能够发电，提升农业生产质量，对航道起到改善的作用。但是全国将近2/3的地区均在不同程度上受到洪水的灾害。在长期自然环境和多种因素作用下，堤坝存在很多隐患，常常发生溃坝、渗漏、管涌等险情。因此，检测和定位堤坝渗漏的具体位置有着十分重要的意义。

检测堤坝渗漏位置的方法有很多，首先是瞬变电磁法，瞬变电磁法虽然能够通过接收线圈观测涡流场的变化，进而判断渗漏位置，但上述方法使用的前提是线圈要铺设的尽量平整，因此很容易受到复杂的地貌和地理环境限制；其次是地质雷达法，通过向地下发射高频电磁波，用天线接收反射回的信号到雷达主机上。尽管上述方法操作简单，但发射的高频电磁波衰减程度不容忽视，这对检测的深度和精度都造成的影响；最后是高密度电阻率法，尽管该方法在地质探测中有很好的应用效果，但是在堤坝的渗漏点的探测中会因为堤坝材料的差异大大降低。

因此，研制一种具有较高精度且不易受地形环境等因素影响的堤坝渗漏探测装置，成为人们亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于流场拟合法的堤坝渗漏探测装置及方法，以解决现有堤坝渗漏探测装置易受地形地貌、汛期等因素影响的问题。

本发明一方面提供了一种基于流场拟合法的堤坝渗漏探测装置，包括：发射装置、接收装置和上位机，其中，发射装置包括依次连接的CPLD、H桥隔离驱动电路、H桥发射电路和两个发射电极，CPLD用于发射两路相位相差180°的1Hz单极性方波，并通过H桥隔离驱动电路控制H桥发射电路输出1Hz双极性方波信号，两个发射电极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，接收装置包括依次连接的两个接收电极、低通滤波电路、信号保护电路、低噪声放大电路、模数转换器和单片机，所述接收电极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，接收电极与低通滤波电路的匹配电阻串联，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，上位机通过串口模块与单片机通讯，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。

优选，所述H桥隔离驱动电路为基于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桥发射电路的功率开关器件。

进一步优选，所述H桥发射电路采用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。

进一步优选，位于水库内的发射电极与堤坝的距离大于1000m。

进一步优选，所述低通滤波电路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。

进一步优选，所述信号保护电路包括两个反接的齐纳二极管，其中，低通滤波电路的两个输出端连接在所述两个反接的齐纳二极管上。