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一种基于FPGA的超声成孔检测方法
| 专利名称： | 一种基于FPGA的超声成孔检测方法 |
| 摘要： | 本发明涉及一种基于FPGA的超声成孔检测方法，通过在在绞车机构上安装单片机控制模块和FPGA信号处理模块，控制绞车将超声波探头沿充满泥浆的钻孔中心以一定速率下放，在探头下放过程中，每隔一定深度间距测量一组(四个)声时值作为该深度的测点声时。这样，从孔口到孔底通过记录超声波反射时间和反射强度，可计算出钻孔在不同深度处的孔径值并可反映出孔壁状况，上位机记录下不同深度的测点声时值并计算该深度孔径。当测量探头完成一次下降过程，上位机即可绘出测量孔的孔壁剖面图。当绞车机构在提升探头的过程中保持吊点不变且钢丝绳垂直，那么通过所测孔的孔壁剖面图可以得到成孔的垂直度参数。 |
| 专利类型： | 发明专利 |
| 国家地区组织代码： | 陕西;61 |
| 申请人： | 西北工业大学 |
| 发明人： | 朱建超;王奇;王英民;陶林伟;许培媛 |
| 专利状态： | 有效 |
| 申请日期： | 2019-08-21T00:00:00+0800 |
| 发布日期： | 2019-11-19T00:00:00+0800 |
| 申请号： | CN201910773492.0 |
| 公开号： | CN110468890A |
| 代理机构： | 西北工业大学专利中心 |
| 代理人： | 刘新琼 |
| 分类号： | E02D33/00(2006.01);E;E02;E02D;E02D33 |
| 申请人地址： | 710072 陕西省西安市友谊西路127号 |
| 主权项： | 1.一种基于FPGA的超声成孔检测方法，其特征在于步骤如下： 步骤1：在绞车机构上安装单片机控制模块和FPGA信号处理模块，单片机控制模块与上位机、绞车机构连接，FPGA信号处理模块与上位机、超声波探头连接； 步骤2：上位机给单片机控制模块发送控制绞车机构信号，给FPGA信号处理模块发送采集信号，FPGA信号处理模块给超声波探头发送超声波信号； 步骤3：绞车机构将超声波探头沿钻孔中心以一定速率下放，在超声波探头下放过程中，每隔一定深度间距测量一组4个超声回波信号； 步骤4：超声回波信号通过FPGA信号处理模块进行滤波后传送给上位机； 步骤5：上位机将超声回波信号绘制成颜色图，然后进行首波检测，绘制成孔壁图得到超声波探头四个方向至孔壁的水平距离l1i、l2i、l3i、l4i； 步骤6：根据l1i、l2i、l3i、l4i计算桩孔的平均直径D： 当l1i≥l2i,l3i≥l4i时： 式中，R1i、R2i为成孔半径； 当l2i≥l1i,l3i≥l4i时： 当l2i≥l1i,l4i≥l3i时： 当l1i≥l2i,l4i≥l3i时： 计算桩孔的平均直径 步骤7：根据l1、l2、l3、l4计算桩孔的垂直度K： 设第1个测点时声波探头中心相对于桩孔中心点的偏离坐标为X1、Y1，第n个测点时声波探头中心相对于成孔中心点的偏离坐标为Xn、Yn，那么： X1＝l11—(l11+l21)/2 Y1＝l31—(l31+l41)/2 Xn＝l1n—(l1n+l2n)/2 Yn＝l3n—(l3n+l4n)/2 式中，l11、l21、l31、l41为第1个测点时，探头中心沿水平方向至孔壁的4个方向的距离，l1n、l2n、l3n、l4n为第n个测点时，探头中心沿水平方向至孔壁的4个方向的距离； 设桩孔的第n个测点时的偏心距为En，有： 那么桩孔在第n个测点时的垂直度Kn为： 式中，Hn为第n个测点的孔深值。 |
| 所属类别： | 发明专利 |
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