专利名称：无线静探数据收发系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及岩土工程用设备，具体涉及一种无线静探数据收发系统。
背景技术：
地基勘察中，现场原位测试等地勘数据的采集均采用有线传输方式，无线传输，目前没有实际应用。有单位曾研制静探数据孔底存储方式，但该方法由于不能预知数据存储的可靠性，必须将探杆全部起拔到孔口后，用仪器或电脑检查数据是否全部存储。若数据存储存在丢失，则须返工，造成无效工作。因此推广应用困难。目前，采集地基土壤的各项技术参数均是使用有线传输，探杆勘存探中应用有线传输方式存在如下技术问题1、操作繁琐、耗费高测试工作开始前，须先将电缆穿入预定长度的探杆后(以贯入深度为准)，才能接入测试传感器和仪器。而在测试过程中，受电缆线的牵扯，上下探杆非常麻烦，也容易拉断电缆或探杆接头割断电缆。若工作中贯入深度大于穿线探杆长度，则须停止工作，将电缆与仪器断开并接长电缆再穿入新增探杆中。若电缆被拉断或割断，须更换新电缆，重新穿入整个探杆，导致重复操作，降低效率。2、存在测量误差原位测试传感器多采用电阻应变式，电缆超过30m，由于每根导线电阻值的差异，会导致测量误差，一般解决办法是将电缆和传感器一起进行标定，现场更换电缆无法标定，必然导致测量的误差。3、技术、设备要求随着技术的进步，现场原位测试逐渐采用一个传感器内安装多个敏感元件，同步同时测试地基土的多个参数。例如双桥孔压三功能探头，有效应力铲等， 如果仍采用有线传输，则需要大于12芯以上的电缆线，导致电缆线外径过大，目前使用的探杆无法通过。
实用新型内容本实用新型的目的是针对上述技术问题，提供一种操作和维护简单、耗费低、测量误差低的无线静探数据收发系统，使用该系统能显著提高岩土工程作业的工作效率。为实现此目的，本实用新型所设计的一种无线静探数据收发系统，它包括安装于探杆底部的静探传感器，其特征在于它还包括孔底发送器、地面信号接收显示仪器和位于探杆顶部的收发器，其中，所述孔底发送器包括发送器控制单元和第一发射天线，所述收发器包括收发器控制单元和第一接收天线，所述静探传感器的信号输出端连接发送器控制单元的信号输入端，发送器控制单元的信号输出端连接第一发射天线，第一发射天线通过无线通信匹配第一接收天线，第一接收天线连接收发器控制单元的信号输入端，收发器控制单元的信号输出端连接地面信号接收显示仪器的信号输入端。优选的，所述收发器还包括第二发射天线，地面信号接收显示仪器还包括第二接收天线，其中，收发器控制单元的信号输出端连接第二发射天线，第二发射天线通过无线通信匹配第二接收天线，第二接收天线连接地面信号接收显示仪器的信号输入端。[0010]优选的，所述第一发射天线与第一接收天线之间的无线通信信号频率范围为 6KHZ 10KHZ。所述第一发射天线与第一接收天线之间的无线通信信号频率最好为8KHZ。所述孔底发送器还包括发送器电源模块，所述发送器电源模块分别连接发送器控制单元和第一发射天线。所述收发器还包括收发器电源模块，所述收发器电源模块分别连接收发器控制单元、第一接收天线和第二发射天线。本实用新型使用时，通过设置在探杆底部的孔底发送器，将静探传感器采集到的地基土壤的各项技术参数，进行编码处理后通过第一发射天线发送，上述信号以8KHZ的频率在探杆内部传送，并由设置在探杆顶部的收发器接收信号，并解码，从而传送给地面信号接收显示仪器，使操作人员能实时了解到静探传感器采集到的数据。上述通过无线传输方式完成的地基土壤的各项技术 参数的传送，提高了岩土工程作业的工作效率，相对与原始的有线电缆信号传输，本实用新型具有操作和维护简单、耗费低、测量误差低等优点，另夕卜，本实用新型还能适应目前现场原位测试中使用的一个传感器内安装多个敏感元件，同步同时测试地基土的多个参数的信号传输要求。综上所述，本实用新型与现有原位测试静探试验有线数据传输相比，克服了受电缆牵扯，工作中上下探杆、更换电缆和探杆的麻烦，避免了更换电缆和探杆须停止工作起拔全部探杆、换新完毕重新贯入整个探杆的低效率重复操作过程，减小了因电缆电阻值的差异产生的系统误差，还可配合静探多通道测试传感器，无需担心电缆外径过大无法通过探杆的问题。本实用新型可显著提高野外测试工作效率，彻底摆脱了长期依赖电缆和受电缆牵制的历史，使原位测试技术上了一个新的台阶。
图1为本实用新型的使用状态结构示意图；图2为本实用新型的电路原理框图。其中，1-探杆、2-静探传感器、3-孔底发送器、4-收发器、5-地面信号接收显示仪器、6_静探贯入设备、7-地层。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明如图1和2所示的一种无线静探数据收发系统，它包括安装于探杆1底部的静探传感器2，孔底发送器3、地面信号接收显示仪器5和位于探杆顶部的收发器4，其中，孔底发送器3包括发送器控制单元和第一发射天线，收发器4包括收发器控制单元和第一接收天线，静探传感器2的信号输出端连接发送器控制单元的信号输入端，发送器控制单元的信号输出端连接第一发射天线，第一发射天线通过无线通信匹配第一接收天线，第一接收天线连接收发器控制单元的信号输入端，收发器控制单元的信号输出端连接地面信号接收显示仪器5的信号输入端。上述技术方案中，所述收发器4还包括第二发射天线，地面信号接收显示仪器5还包括第二接收天线，其中，收发器控制单元的信号输出端连接第二发射天线，第二发射天线通过无线通信匹配第二接收天线，第二接收天线连接地面信号接收显示仪器5的信号输入端。上述结构实现了地基土壤的各项技术参数的信号在地面部分的无线传输，进一步提高了岩土工程作业的工作效率。上述技术方案中，第一发射天线与第一接收天线之间的无线通信信号频率范围为 6KHZ 10KHZ。其中，优选频率为8KHZ。本实用新型在使用时，探杆1内充满了液体介质，在 这种情况下，当探杆1的外径在Φ20πιπι Φ42mm范围内时，无线信号频率在最好为8kHz， 该频率下的接收灵敏度达到了 _117dB是所有频段中最高的，且在+13dBm时的发射电流仅需20mA，可延长电池的工作寿命。而其他频段无线信号无论是发射信号强度还是发射电流及电池寿命等技术指标均低于SKHz信号频段。上述技术方案中，孔底发送器3还包括发送器电源模块，发送器电源模块分别给发送器控制单元和第一发射天线供电。收发器4还包括收发器电源模块，收发器电源模块分别给收发器控制单元、第一接收天线和第二发射天线供电。上述技术方案中，收发器4选择2. 4GHz左右高频收发器控制单元，解决无线信号在地面空旷野外传输问题，根据上述收发器控制单元的特点和工作环境，电路设计成环状布置。本实用新型安装时孔底发送器3与静探传感器2、探杆1采用螺纹固定连接，与探杆1的连接端固定Φ IOmmX 20mm紫铜发射天线，同时考虑绝缘防护问题。收发器4下端采用夹持方式，始终固定在孔口最后一根探杆1的顶端。地面信号接收显示仪器5采用平板电脑或笔记本电脑，使用USB接收方式，编写相应接收显示程序，实时显示动态测试数据和曲线。孔底发送器3与静探传感器2随探杆1通过静探贯入设备6进入地层7中开始探测作业。本实用新型工作时孔底发送器的发送器控制单元，将静探传感器采集到的地基土壤的各项技术参数，进行编码处理后通过第一发射天线在具有液体介质的探杆1内以 SKHz的频率发送，并由设置在探杆顶部的收发器接收信号内的第一接收天线接收，然后由收发器控制单元对信号进行解码，并继续通过地面无线传输方式，传送给地面信号接收显示仪器5，使操作人员能实时了解到静探传感器采集到的数据。本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
权利要求1.一种无线静探数据收发系统，它包括安装于探杆(1)底部的静探传感器0)，其特征在于它还包括孔底发送器( 、地面信号接收显示仪器( 和位于探杆顶部的收发器(4)， 其中，所述孔底发送器C3)包括发送器控制单元和第一发射天线，所述收发器(4)包括收发器控制单元和第一接收天线，所述静探传感器O)的信号输出端连接发送器控制单元的信号输入端，发送器控制单元的信号输出端连接第一发射天线，第一发射天线通过无线通信匹配第一接收天线，第一接收天线连接收发器控制单元的信号输入端，收发器控制单元的信号输出端连接地面信号接收显示仪器(5)的信号输入端。
2.根据权利要求1所述的无线静探数据收发系统，其特征在于所述收发器(4)还包括第二发射天线，地面信号接收显示仪器( 还包括第二接收天线，其中，收发器控制单元的信号输出端连接第二发射天线，第二发射天线通过无线通信匹配第二接收天线，第二接收天线连接地面信号接收显示仪器(5)的信号输入端。
3.根据权利要求1所述的无线静探数据收发系统，其特征在于所述第一发射天线与第一接收天线之间的无线通信信号频率范围为6KHZ 10KHZ。
4.根据权利要求3所述的无线静探数据收发系统，其特征在于所述第一发射天线与第一接收天线之间的无线通信信号频率为8KHZ。
5.根据权利要求1所述的无线静探数据收发系统，其特征在于所述孔底发送器(3) 还包括发送器电源模块，所述发送器电源模块分别连接发送器控制单元和第一发射天线。
6.根据权利要求2所述的无线静探数据收发系统，其特征在于所述收发器(4)还包括收发器电源模块，所述收发器电源模块分别连接收发器控制单元、第一接收天线和第二发射天线。
专利摘要本实用新型公开一种无线静探数据收发系统，它包括安装于探杆底部的静探传感器，孔底发送器、地面信号接收显示仪器和位于探杆顶部的收发器，静探传感器的信号输出端连接发送器控制单元的信号输入端，发送器控制单元的信号输出端连接第一发射天线，第一发射天线通过无线通信匹配第一接收天线，第一接收天线连接收发器控制单元的信号输入端，收发器控制单元的信号输出端连接地面信号接收显示仪器的信号输入端。本实用新型克服了现有技术中受电缆牵扯，工作中上下探杆、更换电缆和探杆的麻烦，减小了因电缆电阻值的差异产生的系统误差，还可配合静探多通道测试传感器，无需担心电缆外径过大无法通过探杆的问题。
文档编号G08C17/02GK202145347SQ20112024969
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月14日 优先权日2011年7月14日
发明者储团结, 彭俊伟, 梁伟, 涂启柱, 熊大生, 禾永旺, 赵海粟, 黄俊杰 申请人:中铁第四勘察设计院集团有限公司