智能桩基动测仪的制作方法

本发明属于工程技术领域，更具体地，涉及一种智能桩基动测仪。

背景技术

桩基动测是一种利用在冲击或振动荷载作用下，检测工程基桩的桩身结构完整性和单桩竖向承载力的测试分析仪器。

桩身质量完整性检测是建筑物桩基基础检测的重要内容，中华人民共和国建设部制定了《建筑基桩检测技术规范》(jgj106-2003)对此检测内容有详细的标准要求和技术指标。通常的桩身质量完整性检测采用低应变检检测法，使用一个通道，单个探头，一次锤击采集一条信号曲线的方法。当需要在同一个基桩上采集多个曲线，或不同部位信号曲线需要做比对时，需要多次锤击，多次采集。而由于锤击是人为锤击，往往造成震源的不一致性，这样直接导致信号曲线的比对具有人为偏差，再加上仪器设备的系统误差，为对比判断桩身质量增加了困难，同时，不同震源产生信号曲线上的差别也为检测人员现场判研信号设置了障碍。由于传统的桩基动测通过人工敲击基桩，敲击位置同样得不到准确的定位，大多通过人工经验完成。同时基桩震动信号一个复杂的非线性、非平稳随机信号。基于传统线性平稳系统理论发展起来的基桩震动信号处理技术难以得到进一步的提高。

因此有必要研发一种敲击力度更为均匀，敲击位置能够得到准确控制的智能桩基动测仪。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种智能桩基动测仪，该智能桩基动测仪敲击力度更为均匀，敲击位置能够得到准确控制，同时数据处理能够抑制噪音信号，使智能桩基动测仪检测结果更为准确。

为了实现上述目的，本发明提供一种智能桩基动测仪，其特征在于，该智能桩基动测仪包括：

壳体及检测本体，所述检测本体设置在所述壳体内；

传感器及数据传输线，所述传感器用于设置在基桩检测点上，通过所述数据传输线通信连接于所述检测本体；

锁紧盘、锁紧螺纹杆及锁紧螺母，所述锁紧盘为圆弧形，所述圆弧形的两端设置有固定耳，所述圆弧形上开设有螺纹通孔，所述锁紧螺纹杆能够穿过所述固定耳，所述锁紧螺母用于设置在所述锁紧螺纹杆上，所述锁紧盘用于套设在基桩上，定位钉旋拧穿过所述通孔固紧在基桩上；

打击锤，所述打击锤包括锤柄、连接杆、套筒、力矩弹簧，所述套筒套设在所述锁紧盘上，所述连接杆的一端连接于所述套筒，所述锤柄的一端铰接于所述连接杆的另一端，所述锤柄的锤头能够设置在所述基桩顶部，所述力矩弹簧的一端连接于所述连接杆另一端连接于所述锤柄。

优选地，还包括空压机、气动控制阀及摆动气缸，所述空压机的输出端通过气动控制阀连通于所述摆动气缸，所述摆动气缸设置在所述连接杆上。

优选地，所述壳体包括上壳体及下壳体，所述上壳体用于扣设在所述下壳体上，所述下壳体上设置有凹模，所述凹模的形状与所述检测本体形状相配合。

优选地，所述检测本体包括检测壳体、处理单元、信号接收口、显示屏及减震橡胶垫，所述处理单元设置在所述检测壳体内，信号接收口一端连接于所述处理单元，另一端伸出所述检测壳体，所述显示屏设置在所述检测壳体的上表面，通信连接于所述处理单元。

优选地，还包括散热单元，所述散热单元包括温控传感器及半导体制冷片，所述半导体制冷片贴合在所述检测壳体的侧壁上，所述温控传感器设置在所述处理单元底部，通信连接于所述半导体制冷片及所述温控传感器。

优选地，所述传感器为多个，多个所述传感器用于设置在基桩顶部不同检测点。

优选地，还包括存储器，所述存储器内储存有计算机可执行指令，所述处理器运行所述计算机可执行指令，执行以下步骤：

步骤1：所述处理器接收获取所述传感器检测到的基桩震动信号，

步骤2：基于基桩震动信号，各个局部极大值和极小值进行插值，获取所述基桩震动信号的上包络线序列值和所述基桩震动信号的下包络线序列值；

步骤3：基于所述上包络线序列值及所述下包络线序列值，获取基桩震动信号包络线瞬时平均值；

步骤4：基于所述基桩震动信号和所述基桩震动信号包络线瞬时平均值，获取第1个本征模态函数序列；

步骤5：基于所述第1个本征模态函数序列，获得所有的本征模态函数序列；

基于所述本征模态函数序列，获取基桩检测结果。

优选地，所述基桩震动信号包络线瞬时平均值表示为：

其中，emax(t)为上包络线序列值，emin(t)为下包络线序列值。

优选地，所述获取第1个本征模态函数序列包括：

基于所述基桩震动信号和所述基桩震动信号包络线瞬时平均值获取差值序列；

在所述差值序列不符合本征模态函数定义的情况下，将所述差值序列作为基桩震动信号，重复步骤2-步骤4；

在所述差值序列符合本征模态函数定义的情况下，将所述差值序列作为第1个本征模态函数序列，

其中，所述差值序列表示为：

其中，x(t)为基桩震动信号，h(t)为差值序列，m(t)为基桩震动信号包络线瞬时平均值。

优选地，获得所有的本征模态函数序列包括：

5.1)基于基桩震动信号与第i-1个本模态函数序列获取第i-1个剩余值序列；

5.2)将第i-1个剩余值序列作为基桩震动信号，重复步骤2)-4)，获取第i个本征模态函数序列和第i个剩余值序列；

5.3)在第i个剩余值序列不是单调序列的情况下，重复步骤4.1)-4.2)；

5.4)在第i个剩余值序列是单调序列的情况下，将第i个剩余值序列作为最终剩余值序列，获得所有的本征模态函数序列，

其中，i为大于1的整数。

本发明的有益效果在于：

1)通过锁紧盘的设置，能够将打击锤进行固定、定位，使打击锤的敲击位置更为准确，获得的基桩震动信号更为统一，便于处理，使基桩检测结果更为准确。

2)通过空压机、气动控制阀及摆动气缸的设置，通过气动方式驱动打击锤打击基桩，力度更为均匀，获得的基桩震动信号更为统一，便于处理，使基桩检测结果更为准确。

3)通过存储器内储存的计算机可执行指令，对基桩震动信号进行降噪处理，获得的检测结果更为精准。

本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的一个实施例的智能桩基动测仪的示意性结构图。

附图标记说明

1、壳体；2、检测本体；3、传感器；4、锁紧盘；5、锁紧螺纹杆；6、锁紧螺母；7、打击锤；8、凹模。

具体实施方式

下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

本发明提供了一种智能桩基动测仪，该智能桩基动测仪包括：

壳体及检测本体，所述检测本体设置在所述壳体内；

传感器及数据传输线，所述传感器用于设置在基桩检测点上，通过所述数据传输线通信连接于所述检测本体；

锁紧盘、锁紧螺纹杆及锁紧螺母，所述锁紧盘为圆弧形，所述圆弧形的两端设置有固定耳，所述圆弧形上开设有螺纹通孔，所述锁紧螺纹杆能够穿过所述固定耳，所述锁紧螺母用于设置在所述锁紧螺纹杆上，所述锁紧盘用于套设在基桩上，定位钉旋拧穿过所述通孔固紧在基桩上；

打击锤，所述打击锤包括锤柄、连接杆、套筒、力矩弹簧，所述套筒套设在所述锁紧盘上，所述连接杆的一端连接于所述套筒，所述锤柄的一端铰接于所述连接杆的另一端，所述锤柄的锤头能够设置在所述基桩顶部，所述力矩弹簧的一端连接于所述连接杆另一端连接于所述锤柄。

具体地，使用时，将锁紧盘套设状基桩桩头上，将锁紧螺纹杆穿过两个固定耳，通过旋拧锁紧螺纹杆配合锁紧螺母，固定设置在锁紧盘上的定位锤，通过套筒可以转动连接杆及锤柄，进而调节每次打击锤的敲击位置，通过力矩弹簧的设置，拉伸锤柄，然后放松即可敲击基桩，通过传感器检测获取基桩震动信号，通过数据传输线将信号传输至检测本体，通过检测本体检测获知基桩质量。

作为优选方案，还包括空压机、气动控制阀及摆动气缸，所述空压机的输出端通过气动控制阀连通于所述摆动气缸，所述摆动气缸设置在所述连接杆上。

具体地，通过空压机、气动控制阀及摆动气缸的设置，空压机通过气动控制阀驱动摆动气缸带动打击锤摆动，通过空压机驱动打击锤打击基桩，大击力度更为均匀，获得的基桩震动信号更为统一，便于后续处理。

作为优选方案，所述壳体包括上壳体及下壳体，所述上壳体用于扣设在所述下壳体上，所述下壳体上设置有凹模，所述凹模的形状与所述检测本体形状相配合。

具体地，凹模可以采用记忆海绵或橡胶弹性材料制备而成，通过凹模的设置，能够防止在运输或使用过程中对检测本体造成震动，影响检测本体检测结果。

作为优选方案，所述检测本体包括检测壳体、处理单元、信号接收口、显示屏及减震橡胶垫，所述处理单元设置在所述检测壳体内，信号接收口一端连接于所述处理单元，另一端伸出所述检测壳体，所述显示屏设置在所述检测壳体的上表面，通信连接于所述处理单元。

作为优选方案，还包括散热单元，所述散热单元包括温控传感器及半导体制冷片，所述半导体制冷片贴合在所述检测壳体的侧壁上，所述温控传感器设置在所述处理单元底部，通信连接于所述半导体制冷片及所述温控传感器。

具体地，通过散热单元的设置，防止在炎热天气中，检测本体受热温度过高，影响智能桩基动测仪使用寿命，影响检测结果。

作为优选方案，所述传感器为多个，多个所述传感器用于设置在基桩顶部不同检测点。

具体地，通过多个传感器的设置可以同时检测到多个基桩震动信号。

作为优选方案，还包括存储器，所述存储器内储存有计算机可执行指令，所述处理器运行所述计算机可执行指令，执行以下步骤：

步骤1：所述处理器接收获取所述传感器检测到的基桩震动信号，

步骤2：基于基桩震动信号，各个局部极大值和极小值进行插值，获取所述基桩震动信号的上包络线序列值和所述基桩震动信号的下包络线序列值；

步骤3：基于所述上包络线序列值及所述下包络线序列值，获取基桩震动信号包络线瞬时平均值；

步骤4：基于所述基桩震动信号和所述基桩震动信号包络线瞬时平均值，获取第1个本征模态函数序列；

步骤5：基于所述第1个本征模态函数序列，获得所有的本征模态函数序列；

基于所述本征模态函数序列，获取基桩检测结果。

作为优选方案，所述基桩震动信号包络线瞬时平均值表示为：

其中，emax(t)为上包络线序列值，emin(t)为下包络线序列值。

作为优选方案，所述获取第1个本征模态函数序列包括：

基于所述基桩震动信号和所述基桩震动信号包络线瞬时平均值获取差值序列；

在所述差值序列不符合本征模态函数定义的情况下，将所述差值序列作为基桩震动信号，重复步骤2-步骤4；

在所述差值序列符合本征模态函数定义的情况下，将所述差值序列作为第1个本征模态函数序列，

其中，所述差值序列表示为：

其中，x(t)为基桩震动信号，h(t)为差值序列，m(t)为基桩震动信号包络线瞬时平均值。

具体地，基桩震动信号按照给定的采样间隔dt采样用x(t)表示，找出基桩震动信号x(t)的各个局部极大值，然后用三阶样条函数进行插值，得到基桩震动信号x(t)的上包络线序列值。同理，可以得到基桩震动信号下包络线序列值。

在分解的过程中使用了样条插补，而样条函数在数据的两端会出现发散现象，并且这种发散的结果会随这个过程不断地进行向内“污染”，从而使得分解的结果严重失真。目前抑制端点效应的方法有：ar模型预测、线性预测、数据序列端点延拓法等方法。采取极值点外延来处理，具体步骤如下：左右端点方法一样，先找出左端点最近的两个极大值点，按照具体位置镜像分布，再考察与端点值比较，比端点值大就用端点值，否则就用极大值。左端点极小值也采取同样方法处理。相当于增加4个极值点，经过端点处理后，有效的避免端点发散现象，理论数据和实际资料处理都得到很好的效果。

作为优选方案，获得所有的本征模态函数序列包括：

5.1)基于基桩震动信号与第i-1个本模态函数序列获取第i-1个剩余值序列；

5.2)将第i-1个剩余值序列作为基桩震动信号，重复步骤2)-4)，获取第i个本征模态函数序列和第i个剩余值序列；

5.3)在第i个剩余值序列不是单调序列的情况下，重复步骤4.1)-4.2)；

5.4)在第i个剩余值序列是单调序列的情况下，将第i个剩余值序列作为最终剩余值序列，获得所有的本征模态函数序列，

其中，i为大于1的整数。

本征模态函数是满足以下两个条件的函数：(1)信号中的极值点(极大值和极小值)的数目与过零点的数目相等或者至多相差一个；(2)信号的极大值点构成的上包络与极小值点构成的下包络关于时间轴对称。

具体地，该操作相当于统计信号中的去均值，其目的是使信号关于原点对称。在传统的信号处理中，去均值操作是将整个数据向上或向下移动一个常数。这种变换是线性的。上式的操作中，减去的是一个均值曲线，而这个曲线来源于原始数据的局部特征，如果原始数据是完全对称的，那么这条曲线是一个常数，否则，这条曲线是时变的。这正是希尔伯特黄变换的非线性、自适应的具体表现。

对于不同的数据序列，在所述差值序列符合本征模态函数定义的情况下，将所述差值序列作为第一第1个本征模态函数序列在所述差值序列不符合本征模态函数定义的情况下，重复步骤2)-4)；直至满足本征模态函数的定义为止。获取到的第1个本征模态函数序列，也是频率最高的分量。

具体地，求出了第1个本征模态函数序列，用地震信号减去第1个本征模态函数序列，得到剩余值序列然后，把剩余值序列作为一个新的原序列，重复步骤2)-4)，依次提取第2、第3、…，第i，…，直至第n个本征模态函数序列。最后，最终的剩余值序列是单凋序列，单调数列的极值点小于2个，不能再进行提取了。

实施例

图1示出了根据本发明的一个实施例的智能桩基动测仪的示意性结构图。

其中，该智能桩基动测仪包括：

壳体1及检测本体2，所述检测本体2设置在所述壳体1内；

传感器3及数据传输线，所述传感器3用于设置在基桩检测点上，通过所述数据传输线通信连接于所述检测本体2；

锁紧盘4、锁紧螺纹杆5及锁紧螺母6，所述锁紧盘4为圆弧形，所述圆弧形的两端设置有固定耳，所述圆弧形上开设有螺纹通孔，所述锁紧螺纹杆5能够穿过所述固定耳，所述锁紧螺母6用于设置在所述锁紧螺纹杆5上，所述锁紧盘4用于套设在基桩上，定位钉旋拧穿过所述通孔固紧在基桩上；

打击锤7，所述打击锤7包括锤柄、连接杆、套筒、力矩弹簧，所述套筒套设在所述锁紧盘4上，所述连接杆的一端连接于所述套筒，所述锤柄的一端铰接于所述连接杆的另一端，所述锤柄的锤头能够设置在所述基桩顶部，所述力矩弹簧的一端连接于所述连接杆另一端连接于所述锤柄。

其中，还包括空压机、气动控制阀及摆动气缸，所述空压机的输出端通过气动控制阀连通于所述摆动气缸，所述摆动气缸设置在所述连接杆上。

其中，所述壳体1包括上壳体及下壳体，所述上壳体用于扣设在所述下壳体上，所述下壳体上设置有凹模8，所述凹模8的形状与所述检测本体2形状相配合。

其中，所述检测本体2包括检测壳体1、处理单元、信号接收口、显示屏及减震橡胶垫，所述处理单元设置在所述检测壳体1内，信号接收口一端连接于所述处理单元，另一端伸出所述检测壳体1，所述显示屏设置在所述检测壳体1的上表面，通信连接于所述处理单元。

其中，还包括散热单元，所述散热单元包括温控传感器3及半导体制冷片，所述半导体制冷片贴合在所述检测壳体1的侧壁上，所述温控传感器3设置在所述处理单元底部，通信连接于所述半导体制冷片及所述温控传感器3。

其中，所述传感器3为多个，多个所述传感器3用于设置在基桩顶部不同检测点。

其中，还包括存储器，所述存储器内储存有计算机可执行指令，所述处理器运行所述计算机可执行指令，执行以下步骤：

步骤1：所述处理器接收获取所述传感器3检测到的基桩震动信号，

步骤2：基于基桩震动信号，各个局部极大值和极小值进行插值，获取所述基桩震动信号的上包络线序列值和所述基桩震动信号的下包络线序列值；

步骤3：基于所述上包络线序列值及所述下包络线序列值，获取基桩震动信号包络线瞬时平均值；

步骤4：基于所述基桩震动信号和所述基桩震动信号包络线瞬时平均值，获取第1个本征模态函数序列；

步骤5：基于所述第1个本征模态函数序列，获得所有的本征模态函数序列；

基于所述本征模态函数序列，获取基桩检测结果。

其中，所述基桩震动信号包络线瞬时平均值表示为：

其中，emax(t)为上包络线序列值，emin(t)为下包络线序列值。

作为优选方案，所述获取第1个本征模态函数序列包括：

基于所述基桩震动信号和所述基桩震动信号包络线瞬时平均值获取差值序列；

在所述差值序列不符合本征模态函数定义的情况下，将所述差值序列作为基桩震动信号，重复步骤2-步骤4；

在所述差值序列符合本征模态函数定义的情况下，将所述差值序列作为第1个本征模态函数序列，

其中，所述差值序列表示为：

其中，x(t)为基桩震动信号，h(t)为差值序列，m(t)为基桩震动信号包络线瞬时平均值。

其中，获得所有的本征模态函数序列包括：

5.1)基于基桩震动信号与第i-1个本模态函数序列获取第i-1个剩余值序列；

5.2)将第i-1个剩余值序列作为基桩震动信号，重复步骤2)-4)，获取第i个本征模态函数序列和第i个剩余值序列；

5.3)在第i个剩余值序列不是单调序列的情况下，重复步骤4.1)-4.2)；

5.4)在第i个剩余值序列是单调序列的情况下，将第i个剩余值序列作为最终剩余值序列，获得所有的本征模态函数序列，

其中，i为大于1的整数。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。