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原文传递一种基于磁场测量的堤坝渗漏连通性检测方法及其装置

专利名称：	一种基于磁场测量的堤坝渗漏连通性检测方法及其装置
摘要：	本发明公开了一种基于磁场测量的堤坝渗漏连通性检测方法及其装置，该方法包括：在堤坝的两侧布设发射电极A和B，AB之间连接信号发射机，发射电极A位于管涌通道的出水口，发射电极B位于堤坝迎水坡一侧；获取信号发射机不供电时每个磁观测点上的背景磁感应强度矢量及供电时的总磁感应强度矢量，并分别计算每个磁观测点上的总磁感应强度矢量与背景磁感应强度矢量的差值得到磁异常矢量；其磁异常矢量的极大值对应的测点位置为管涌通道的渗漏入水口；测量每个磁观测点上的磁场旋度再根据传导电流密度汇聚方向得到流向渗漏通道的水流方向。本发明提供了一种全新的手段来实现渗漏连通性检测，尤其是可以检测出渗漏入水口。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	中南大学
发明人：	汤井田;胡双贵;汤子键
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-24T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-25T00:00:00+0800
申请号：	CN201910673045.8
公开号：	CN110376275A
代理机构：	长沙市融智专利事务所(普通合伙)
代理人：	姚瑶
分类号：	G01N27/83(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	410083 湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号
主权项：	1.一种基于磁场测量的堤坝渗漏连通性检测方法，其特征在于：包括如下步骤：获取信号发射机不供电时堤坝上每个磁观测点上的背景磁感应强度矢量以及供电时每个磁观测点上的总磁感应强度矢量，并分别计算每个磁观测点上的总磁感应强度矢量与背景磁感应强度矢量的差值得到每个磁观测点的磁异常矢量；其中，在堤坝的两侧布设发射电极A和B，所述发射电极A位于管涌通道的出水口，所述发射电极B位于堤坝迎水坡一侧，发射电极A和B连接信号发射机；基于每个磁观测点的磁异常矢量获取管涌通道的渗漏入水口，磁异常矢量的极大值对应的测点位置为管涌通道的渗漏入水口；测量每个磁观测点上的磁场旋度，再基于磁场旋度计算出每个磁观测点上的传导电流密度，再根据传导电流密度汇聚方向得到流向渗漏通道的水流方向，所述汇聚方向与所述水流方向相对应。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：每个磁观测点的磁场旋度的测量过程如下：首先，在磁观测点上均利用磁传感模块中的每个磁传感器分别测量x、y、z方向的磁场分量；其中，磁传感模块中设有四个磁传感器，所述四个磁传感器分别位于正四边体的四个顶点；然后，根据每个磁传感器在x、y、z方向的侧脸的磁场分量计算出磁场分量在x、y、z方向上的导数；式中，Bx、By、Bz表示在磁观测点上x、y、z方向的磁场分量，表示第i个磁传感器在k方向的磁场分量，w为任意两个磁传感器之间的距离，为偏导数符号，x方向平行堤坝轴向，y方向垂直堤坝并指向堤坝，z方向垂直水面并指向下；最后，根据如下公式计算出磁场旋度：式中，表示磁观测点处的磁场旋度。 3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述磁传感器为三分量感应式磁探头。 4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：磁传感模块包括上下伸缩的托架以及两块平行米尺，所述托架位于两块平行米尺之间，所述磁传感器固定于托架上。 5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：基于磁场旋度按照如下公式计算出每个磁观测点上的传导电流密度：式中，为磁场旋度，μ0为自由空间的磁导率，Jc为传导电流密度。 6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：磁异常矢量的值按照如下公式计算：式中，Bsx、Bsy、Bsz分别为磁异常矢量Bs在x、y、z方向的分量，Bs为磁异常矢量Bs的大小。 7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述信号发射机的发射信号为直流信号或者频率为0.1～380Hz的交流信号或伪随机信号。 8.一种基于权利要求1-7任一项所述方法的装置，其特征在于：包括发射电极A和B、信号发射机、采集器以及分析处理器；其中，发射电极A和B分别设置在提坝的两侧，所述发射电极A位于管涌通道的出水口，所述发射电极B位于堤坝迎水坡一侧，所述信号发射机连接于发射电极A和B，所述采集器设于磁观察点，用于采集磁观测点的磁感应强度矢量以及采集磁观测点处用于磁场旋度计算的磁场分量；所述分析处理器与采集器连接，用于根据权利要求1所述的方法得到管涌通道的渗漏入水口以及流向渗漏通道的水流方向。 9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：所述采集器包括接收器以及磁传感模块，所述磁传感模块和接收器均设有磁观测点，接收器用于采集磁观测点的磁感应强度矢量，磁传感器模块采集磁观测点处用于磁场旋度计算的磁场分量；其中，所述磁传感模块包括上下伸缩的托架、两块平行米尺以及四个磁传感器，所述托架位于两块平行米尺之间，所述磁传感器固定于托架上，四个磁传感器分别位于正四边体的四个顶点。
所属类别：	发明专利