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专利号: 2018100965722
申请人: 河北工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种利用应力波定位HDPE膜渗漏位置的方法,其特征在于,其包括步骤:

1)应用铺设在HDPE膜下的数个振动检波器监测HDPE膜破裂时产生的应力波,并将接收到的机械信号转化为电信号,并记录应力波的到达时刻;

2)所述电信号经过信号调理电路对其进行调制放大并滤除杂波;

3)调理好的电信号经A\D转换电路进行模数转换之后输送到数据采集器的主控芯片进行储存;

4)由数据处理终端提取数据采集器中的信息并对其进行分析,以判断新的震源的产生时刻及得到HDPE膜破损位置坐标;

其中,该方法使用的渗漏位置监测系统由地上部分和地下部分组成,其中地下部分为:由铺设在HDPE膜下的数个振动检波器构成的振动波传感器组;地上部分为数据采集器和数据处理终端;所述振动检波器为集成射频检波器,所述数据采集器和数据处理终端包括信号调理电路、A\D转换电路、主控芯片及外围电路和至少一台计算机;所述检波器数量大于等于4个,成等距离间隔排列构成矩形;所述检波器组相邻的两检波器之间距离小于等于10米,HDPE膜任一点与最近的四个振动检波器之间距离都小于31米;

以振动检波器所处平面为Z=0面建立三维坐标系,则HDPE膜所处的平面为Z=10;震源点至各检波器间的关系为:式中,tsi,tpi为s波与p波到第i个检波器的初至时刻,vs,vp为s波与p波的波速,(x0,y0,

10)为渗漏位置坐标,(xi,yi,0)为第i个检波器坐标;

对于n个检波器,将其坐标代入(1)式,进行两两相减,可得到n(n-1)/2个方程,对其进行泰勒展开,用矩阵表达式为其中 r=[r1,2…rn-1,n]T,

用 求解式(2)可得修正向量δθ=[Δx,Δy],其中

以(θ+δθ)为新的震源坐标点继续迭代,直至满足误差要求,即可得到HDPE膜破损位置坐标。

2.根据权利要求1所述的一种利用应力波定位HDPE膜渗漏位置的方法,其特征在于,所述检波器组相邻的两检波器之间距离小于等于10米,振动检波器与HDPE膜之间垂直直线距离为10米。

3.根据权利要求2所述的一种利用应力波定位HDPE膜渗漏位置的方法,其特征在于,在步骤4)中是利用数个振动检波器监测HDPE膜破损时产生应力波的到达时间,以二维定位算法确定应力波空间位置。

4.根据权利要求1所述的一种利用应力波定位HDPE膜渗漏位置的方法,其特征在于,该数据采集器主要包含电源模块,晶振电路,复位电路,按键模块,信号调理及A/D转换模块,存储模块,串口通信模块和USB模块;当应力波传感器监测到振动信号后输送到信号调理及A/D转换模块进行放大滤波和模数转换,然后将调理好的信号送入存储模块进行储存,最后将采集的信息通过串口通信模块送入数据处理终端中进行处理和分析。

5.一种利用应力波定位HDPE膜渗漏位置的装置,其特征在于其包括,铺设于HDPE膜下方的振动波传感器组、数据采集器和数据处理终端,而数据采集器和数据处理终端由信号调理电路、A\D转换电路、主控芯片及外围电路和至少一台计算机组成;所述渗漏位置监测系统由地上部分和地下部分组成,其中地下部分为振动波传感器组,地上部分为数据采集器和数据处理终端;

其中,铺设在HDPE膜下的检波器监测HDPE膜破裂时产生的应力波,将接收到的机械信号转化为电信号,并记录应力波的到达时刻,随后电信号经过信号调理电路对其进行调制放大并滤除杂波,调理好的电信号经A\D转换电路进行模数转换之后输送到数据采集器的主控芯片进行储存,最后由数据处理终端提取数据采集器中的信息并对其进行分析;其分析是以振动检波器所处平面为Z=0面建立三维坐标系,则HDPE膜所处的平面为Z=10;震源点至各检波器间的关系为:式中,tsi,tpi为s波与p波到第i个检波器的初至时刻,vs,vp为s波与p波的波速,(x0,y0,

10)为渗漏位置坐标,(xi,yi,0)为第i个检波器坐标;

对于n个检波器,将其坐标代入(1)式,进行两两相减,可得到n(n-1)/2个方程,对其进行泰勒展开,用矩阵表达式为其中 r=[r1,2…rn-1,n]T,

用 求解式(2)可得修正向量δθ=[Δx,Δy],其中

以(θ+δθ)为新的震源坐标点继续迭代,直至满足误差要求,即可得到HDPE膜破损位置坐标。