基于超聲波的圍巖松動(dòng)圈實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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單發(fā)單收和單發(fā)雙收均需要不斷地改變測試深度才能完成測試。本文結(jié)合單發(fā)單收和單發(fā)雙收方法，利用式(4)提出了一種單發(fā)多收的測試方案，如圖2所示。此結(jié)構(gòu)不需要多次移動(dòng)測試器，甚至可以固定到巖層中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的監(jiān)測。
2 圍巖松動(dòng)圈監(jiān)測系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
圍巖松動(dòng)圈監(jiān)測系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖3所示。
主控芯片產(chǎn)生40 kHz的矩形波，高壓電路將其放大，經(jīng)過超聲波發(fā)送換能器與其產(chǎn)生共振發(fā)出最大功率的超聲波。在主控芯片STM32F103產(chǎn)生40 kHz的矩形波的同時(shí)，定時(shí)器開始計(jì)數(shù)。當(dāng)超聲波換能器接收到超聲波的首波之后，濾波電路判斷并濾除非40 kHz的超聲波，經(jīng)放大電路將其放大，信號整形電路對40 kHz的高低電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換后發(fā)送給主控芯片。主控芯片依此來記錄超聲波經(jīng)過每一個(gè)接收傳感器的時(shí)刻，并根據(jù)傳播時(shí)間計(jì)算出每一段巖層中超聲波的速度，然后將這些信息通過GPRS模塊上傳給后方監(jiān)控室。
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