一种可语音交互的无线基桩检测装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及岩土工程基粧检测装置，更具体的涉及一种可语音交互的无线基粧检测装置及其使用方法。
【背景技术】
[0002]基粧低应变检测是岩土工程领域常用的一种检测基粧完整性的方法，其检测方法原理为:将粧视为一维弹性杆件，给粧顶施加一脉冲力，产生的应力波沿粧身向下传播，当遇到粧阻抗变化处将产生反射和透射。根据应力波反射规律分析粧身结构完整性。现场检测在粧顶竖向激振，在粧顶产生应力波，应力波沿着粧身向下传播，当粧身存在明显波阻抗差异的界面(如粧底、短粧和严重离析等)或粧身截面积发生变化(如缩颈或扩颈)，将产生反射波，经接收、放大、滤波和数据处理，可识别来自不同部位的反射信息。通过对反射信息进行分析计算，判断粧身混凝土的完整性，判定粧身缺陷的程度及其位置。
[0003]图1为现有技术的基粧低应变检测装置示意图。如图1所示，圆柱为待测基粧，现有技术的一套完整的基粧低应变检测装置包括加速度传感器1、连接电缆2、低应变主机3、手锤4。例如，其中加速度传感器I可采用LC0104E前置IC压电式加速度计，连接电缆2可采标准型L5-C5加速度计连接电缆，低应变主机3可采用上海岩联工程技术有限公司生产的基粧动测仪YL-PIT，加速度传感器I安装在待测粧头的表面，经过黄油进行良好的耦合接触，并通过一根特制的电缆与低应变主机3相连。手锤4采用双锤头设计，能够激震出不同频率的冲击激励，一面锤头为黄铜制成，一面锤头为尼龙制成。进行基粧低应变试验时，在手锤4落下来的瞬间，待测粧产生质点加速度，由压电式加速度计I检波响应，低应变主机3在设定的时间范围和记录点数内记录各传感器采集的瞬态加速度数据并保存。试验完毕，通过U盘将保存在低应变主机3中的采集数据导出传递给上位机5，通过上位机5中专业的低应变分析软件对待测基粧的单粧粧身完整性进行分析。
[0004]现有技术中传感器与低应变主机3采用特制电缆相连，存在以下缺陷:
第一，由于低应变试验现场施工环境比较复杂，电缆在试验、施工过程中很容易被损坏；
第二，由于在锤击待测粧身过程中所产生的冲击响应信号非常小，或者是检测人员离粧比较远，实际很多时候要求电缆长度比较长，该信号通过较长的电缆传输时，电缆的阻抗变得不容忽视，特别是对微弱的加速度传感器输出信号影响巨大，而且容易被周围的环境所干扰，从而导致到低应变主机3的信号非常差，甚至影响波形的判读；
第三，低应变主机通常比较笨重，便携性能不佳，而且升级程序无法利用无线网络进行远程在线升级。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题在于提供一种使用方便、便于携带、信号稳定、且便于人机交互的基粧检测装置。
[0006]为解决以上问题，本发明提供了一种可语音交互的无线基粧检测装置及一种可语音交互的无线基粧检测方法。该装置包括安装在待测粧顶的传感器、手锤、无线采集模块、连接传感器与无线采集模块的专用连接电缆、手持终端，手锤锤击待测粧顶，传感器检测手锤锤击待测粧顶的冲击力并通过传感器专用连接电缆输出，无线采集模块接收传感器输出的冲击力，当该冲击力达到触发阈值时自动触发采集记录过程，将采集的加速度数据在设定的时间长度和采样点数(即采样长度)范围内保存，通过无线网络传输给手持终端，手持终端可对数据进行存储、分析并可将数据实时上传云端服务器，无线网络由无线采集模块与手持终端进行组网，组网成功后，手持终端输出文本提示信息，无线采集模块输出语音提示信息，在操作过程中，无线采集模块与操作者的交互全部通过语音进行，无线采集模块接收使用者的语音命令，执行相应的操作，并在执行过程中给出语音提示。
[0007]优选地，手持终端为平板电脑或手机，无线网络采用基于IEEE 802.1lac标准的WIFI技术。
[0008]优选地，当检测长粧的粧端反射信息或深部缺陷时，传感器为电荷式加速度传感器；当检测短粧或粧的浅部缺陷时，传感器为宽频带的速度传感器。
[0009]优选地，无线采集模块包括电荷式加速度敏感元件、电荷放大器电路、程控放大器、高通滤波电路、低通滤波电路、触发电路、AD转换器、射频收发电路、Cortex M4单片机、语音模块电路、功放电路、扬声器、麦克风，其中电荷式加速度敏感元件、电荷放大器电路、程控放大器、高通滤波电路、低通滤波电路、AD转换器依次连接，AD转换器、触发电路、射频收发电路、语音模块电路均与Cortex M4单片机相连，AD转换器还与触发电路相连，麦克风与语音模块电路相连，语音模块电路与功放电路、扬声器依次相连。
[0010]优选地，射频收发电路采用嵌入式UART-ETH-WIFI模块。
[0011]优选地，语音模块电路采用语音模块WT588D。
[0012]本发明的可语音交互的无线基粧检测方法包括步骤:
A、确定检测模式；
B、安装传感器；
C、启动无线采集模块，与手持终端进行无线连接，连接成功后输出语音提示；
D、初始化采样参数，设置成功后输出语音提示；
E、设置触发阀值，设置成功后输出语音提示；
F、等待触发，输出等待触发语音提示；
H、使能触发，记录触发地址；
1、记录数据，采样结束后输出语音提示；
J、传输数据，传输完毕后等待下一次检测，并输出语音提示。
[0013]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:传统的基粧低应变检测需要两个人协同操作完成:检测人员A背着承重的低应变设备进行采集前的相关操作，检测人员B拿着手锤等待A喊出可以击锤的命令，由于工地现场非常吵杂，需要喊的声音很大才能够听见，并且需要相隔比较近。通常对于类似深基坑的场合，有一定的高差距离，喊破嗓子也听不见。采用本发明的可语音交互的基粧检测装置，检测人员A只需操作手持终端，无线采集模块接收来自手持终端发送过来的相应指令，驱动语音模块输出语音提示，不用再费力地喊口H，检测人员B根据语音提示进行相关操作，可以轻轻松松完成原本费时费力的检测工作，现场检测人员效率得到极大的提升，真正意义上实现悦享检测。
【附图说明】
[0014]图1--现有技术的基粧低应变检测装置不意图；
图2—一本发明的其中一个实施例，一种可语音交互的无线低应变测粧仪现场使用示意图；
图3—一图2中的可语音交互的无线低应变测粧仪中的无线采集模块6的电路结构示意图；
图4一一图3中的电荷放大器电路9的电路原理图；
图5—一图3中的程控放大器电路10的电路原理图；
图6——图3中的高通滤波电路11的电路原理图；
图7——图3中的低通滤波电路12的电路原理图；
图8——图3中的功放电路18的电路原理图；
图9一一图2中的可语音交互的无线低应变测粧仪的检测方法流程图；
图中，I一一传感器；2—一传感器专用连接电缆；3—一低应变主机；4一一手锤；5—一上位机；6 无线米集模块；7 手持终端；8 电荷式加速度敏感兀件；9 电荷放大器电路；10 程控放大器电路:11 尚通滤波电路；12 低通滤波电路；13 触发电路；14一一AD转换器；15—一射频收发电路；16—一Cortex M4单片机；17—一语音模块电路；18 功放电路；19 扬声器；20 麦克风；21 加速度数据米集电路。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和优选实施例对本发明进一步进行详细说明。
[0016]请参阅图2，为本发明的一种可语音交互的无线基粧检测装置现场使用的示意图，根据本发明的其中一个实施例，该装置为可语音交互的无线低应变测粧仪。如图2所示，该可语音交互的无线低应变测粧仪包括传感器1、传感器专用连接电缆2、无线采集模块6、手锤4、手持终端7。传感器I安装在粧顶，在安装传感器I时应先进行粧头处理，粧头处理完成后进行粧头传感器粘贴面打磨。对混凝土灌注粧，传感器I宜安装在距粧中心1/2-2/3半径处，距离粧的主筋1cm左右。当粧径不大于10cm时不宜少于两个测点，当粧径大于10cm时不宜少于4个测点。用掌上型钢片切切磨机在混凝土表面切出大于传感器I底面大约2-4平方厘米的一块很平的表面以便安装传感器I。粧基周围的碎片应该清楚干净，粧头不要留有未清除的砂浆层，以保证受检粧顶的混凝土质量，截面尺寸应与粧身设计条件基本等同。传感器I与粧顶应该安装垂直