[发明专利]一种基于超声波的岩石层状态实时监控系统

摘要

本发明公开了一种基于超声波的岩石层状态实时监控系统，包含微控制器模块以及与其连接的超声波发射模块、超声波接收模块、岩石浓度检测模块、显示模块、报警模块和电源模块，所述微控制器模块包含计算单元、比较单元和控制单元，所述超声波发射模块包含依次连接的高压电路、脉冲产生电路、超声波发送换能器，所述超声波接收模块包含依次连接的滤除噪声电路、接收信号放大电路、信号整形电路，本发明利用超声波在岩体中的传播速度与岩体的受力状态和裂隙程度的关系来实时地监测围岩松动圈的情况，具有方便、灵活、易于操作。

主权项

一种基于超声波的岩石层状态实时监控系统，其特征在于：包含微控制器模块以及与其连接的超声波发射模块、超声波接收模块、显示模块、报警模块和电源模块，所述微控制器模块包含计算单元、比较单元和控制单元，所述超声波发射电路包含依次连接的高压电路、脉冲产生电路、超声波发送换能器，所述超声波接收电路包含依次连接的滤除噪声电路、接收信号放大电路、信号整形电路；其中，计算单元，用于根据以下公式分别计算出超声波的纵波、横波和表面波在岩石中的正常速度，进而通过显示模块显示；具体如下：va=Eρ·1-μ(1+μ)(1-2μ)]]>vs=Eρ·12(1+μ)]]>vr=0.87+1.12μ1+μ·Eρ·12(1+μ)]]>其中，va，vs，vr分别为超声波的纵波、横波和表面波在岩石中的正常速度，E为杨氏模量,μ为泊松比,ρ为岩石密度；对比单元，用于将计算出的va，vs，vr进行对比：若不满足va＝2vs且vr＝0.9vs，则发送信号至控制单元；控制单元，用于根据对比单元发送的信号控制报警模块发出警报。