[发明专利]一种寒区隧洞衬砌外覆冰层厚度的测量方法及系统

摘要

本发明涉及一种寒区隧洞衬砌外覆冰层厚度的测量方法及系统。本发明的测量方法是采用小波变换法，有效提取信号奇异点，利用小波变换的多分辨率性质，实现对信号奇异点的检测，提取冰层的上、下界面信息，计算出冰层厚度。本发明的测量系统包括主控系统、通讯系统和监控系统；主控系统包括超声波发射与接收两用的宽带窄脉冲换能器、超声分析仪以及A/D转换器；超声波发射与接收两用的宽带窄脉冲换能器、超声分析仪、A/D转换器、通讯系统分别与主控系统电连接，通讯系统与监控系统通讯。本发明的测量方法和系统均基于小波变换，对衬砌扰动小，能够高效、高精度测量衬砌后冰厚的信息；且本发明的测量系统结构简单，应用方便。

主权项

一种测量寒区隧洞衬砌外覆冰层厚度的测量方法，其特征在于：所述方法是基于小波变换法的超声波脉冲测量法；具体包括以下步骤：步骤1，根据小波函数、伸缩因子和平移因子定义生成的连续小波记基本小波函数为是平方可积函数，伸缩因子和平移因子分别为a和b，则由依赖于a和b的母函数生成的连续小波定义为：其中，t为时间自变量；步骤2，定义冰厚信号f(t)：设函数f(t)是平方可积函数，即f(t)∈L2(R)，则冰厚信号函数f(t)的连续小波变换定义为：步骤3，根据步骤1和2定义由Wf(a,b)重构的冰厚信号f(t)的小波逆变换：当采用的小波变换满足相容性条件时，由Wf(a,b)重构的冰厚信号f(t)的小波逆变换定义为：步骤4，根据上述步骤，采用不同的的中心频率和带宽都不同，但品质因数Q不变；采用小波变换对冰厚测量信号处理的结果，从频域上看，用不同a值作处理相当于用不同中心频率但恒Q的带通滤波器作处理；从时域上看，表现的是冰厚测量信号各局部时段的处理结果；两者结合起来，在某一尺度下在一定范围内把冰厚测量信号特征加以突出，把在这一尺度下的特定范围内突出出来的冰厚测量信号特征做反演变换，就可以用于突变信号和奇异信号的检测；其中Q为中心频率/带宽。步骤5，利用小波分析检测信号突变点，对信号进行多尺度分析，当信号出现突变时，其小波变换后的系数具有模极大值，由于在给定尺度上设定统计检测阀值，因而可以通过检测模极大值点来确定信号突变发生的位置时间点。步骤6，根据步骤5计算得到冰的下界面和上界面回波的时间差，提取出冰厚信息。