成孔检测仪说明书

TS-K100/150全自动超声成孔成槽检测仪,武汉天宸伟业物探科技有限公司,详情说明参考：,现有成孔成槽检测方法,探笼测定法：最原始最直接的方法机械测定法：武汉天宸伟业物探科技有限公司超声波检测法：日本KODEN中国科学院上海东海研究站武汉天宸伟业物探科技有限公司,机械伞式检测法,1.原理：通过滑线变阻器阻值的变化来测量孔径的变化；2.孔径测量范围：02.5m；3.孔径测量误差：5mm；4.垂直度检测范围：010；测量误差0.1。5.电阻率测量误差5%。,超声波检测法,超声波检测法,JL-IUDS(B）型,优点：重量轻缺点：1.单根电缆承重，探头易摆动；2.盲区大，不利于成槽的检测；3.泥浆适应性差，1.12;4.工控机+采集卡模式，系统稳定性不高,UDM100/150,优点：1.双钢丝绳承重，运行稳定；2.高亮液晶显示，日光下不反光；3.信号比较好，泥浆适应性强；缺点：1.钢丝绳易卡断；2.性价比低,TS-K06100/06150,优点：1.双钢丝绳承重，运行稳定；2.主机交直流供电；3.信号比较好，泥浆适应性强；4.分析软件功能强；5.系统稳定性好，故障率低。,缺点：1.绞车稍重；2.要求良好接地。,主要用途,钻孔灌注桩成孔孔径、垂直度和坍塌倾斜方位检测；地下连续墙成槽槽宽、垂直度和坍塌倾斜方位检测。,实测报告,成孔检测结果孔径：1.6m孔深：50m；泥浆比重：1.2,实测报告,扩孔桩成孔检测结果孔径：1.0m;扩孔2.0m孔深：42.3m；泥浆比重：1.22,实测报告,大孔径成孔检测结果孔径：3.6m;孔深：95.6m；泥浆比重：1.1,实测报告,成槽检测结果槽宽：1.0m;孔深：44.2m；泥浆比重：1.18,实测报告,仪器构成,仪器,数控绞车,控制箱,超声探头,信号电缆,升降绞车,主机,电源控制器,电源连接线,接地线,连接电缆,数控绞车,控制箱,绞车防护罩,激光打印机,绞车轮式托架,提升辅助吊带,可选配件,TS-K06150/K06100全自动超声成孔成槽检测仪由数控绞车和控制箱组成。超声探头、深度测量装置和提升机构集成在绞车上，探头由两根钢丝绳牵引。主机、线架和绞车间通过连接电缆连接。,数控绞车及探头性能特点,整个测试过程和探头升降系统完全实现软件自动控制；整套系统充分考虑现场复杂的电磁环境，从电源供应到信号处理等各个环节均做了冗余性设计和独特的信号处理，确保系统稳定可靠和测试结果准确。探头升降系统同步协调，稳定性好。探头升降系统的信号电缆与承重钢丝绳独立设计，同步工作。上限位器保证钢丝绳提升至顶不拉断，下限位器保证探头下放至孔底不缠绕。超声探头盲区小，功率大，适应能力强。探头最小探测距离400mm，最大探测距离5000mm，最大泥浆比重可达1.2g/cm3，适合所有工程成孔成槽的检测。,绞车供电：AC160250V，50Hz。超声探头：两对自发自收超声换能器“十”字型布置，超声信号频率90kHz，发射功率根据孔径自适应调节，超声信号发射频次每秒5次和每秒2次可选。升降速度：010m/min连续可调，具有紧急情况下快速提升功能。具有孔底自停和孔口自停功能。泥浆要求：重度12kN/m3，粘度25s，含砂量4%。,数控绞车,控制箱及主机性能特点,控制箱内置多重保护，适合野外复杂环境使用；主机系统：低功耗嵌入式硬件系统，Linux软件操作系统，触摸屏操控，8G存储空间（可选配更大容量存储器），USB2.0数据接口，10.1寸宽屏液晶显示，内置升降系统控制器和镍氢可充电电池。实测数据和测试结果实现数字化显示、存储和打印输出。主机可通过USB口外接激光打印机，将测试结果直接打印输出。主机可外接U盘，将数据保存到U盘内；也可通过USB线连接到PC机，将数据复制到PC机上。系统具有自校正功能。根据孔口孔径值或槽口宽度值，自动对测试系统进行校准，保证测试结果准确可靠。主机供电交直流两用，安全方便：可采用DC6V供电，也可采用AC220V供电，检测孔径（槽宽）：0.4m5m，精度：0.2%。检测孔深（槽深）：0150m，精度：0.3%。,控制箱,超声波成孔成槽检测原理示意图,超声探头在提升装置的控制下从孔口匀速下降，深度测量装置测取探头下放的深度并传到主机，主机根据设定的时间间隔控制超声发射探头发射超声波并同步启动计时，主机根据设定的采样延时和采样率启动高速高精度信号采集器采集超声信号。由于泥浆的声阻抗远小于土层（或岩石）介质的声阻抗，超声波几乎从孔壁产生全反射，反射波经过泥浆传播后被接收换能器接收，反射波到达的时间即为超声波在孔内泥浆中的传播时间，通过传播时间计算超声换能器与孔壁的距离，从而计算该截面的孔径值和垂直度。超声波速通过孔口标定获得或经验值设定。,超声波成孔成槽检测原理,孔径和垂直度计算方法,L1、l2、l3、l4分别为探头四个换能器测得的相应方向至孔壁的水平距离；,直径,第n个测点对应深度Hn的垂直度：,注：1.测试过程中要保证线架在孔口的位置不动；2.测试过程中要保证探头在孔内不晃动；3.孔内泥浆比重要控制在1.2以内，直径3m以上的钻孔应控制在1.15以下，以确保能测到有效孔壁反射信号；4.孔内超声波速以孔口钢制护筒标定的为准，也可用经验值。,现场检测流程,准备220V交流电，接至控制箱,在孔口准备绞车放置板或槽钢,将绞车放置在孔口，使探头位于钻孔中心,连接电源线、绞车与控制箱和主机的连接线,清洗探头，擦净连接线，结束测试,打开电源，设置测试参数将探头下放至泥浆中，校准波速，调整信号增益,将探头提升至孔口，开始正式测试,观测波形信号，实时调整信号增益,下放至孔底，绞车自动停止，结束测试保存,提升至孔口，边提边清洗电缆，至孔口自停,拷出数据，关闭主机电源和控制箱电源，拔下电源线,注：1.允许电源波动范围为AC160250V，切勿接到AC380V；2.测试前必须良好接地，以保证工作安全和信号稳定；3.注意孔口杂物，谨防底部牵挂探头；4.主机可交直流两用，需用交流电时，连接主机与控制箱。,系统连线图,给主机供电,给绞车供电,主机信号,电源线,接地线,设备保养与维护,1）探头与电缆连接部位已固化死，切勿擅自打开探头盖，以防漏水，损坏内部元器件。2）主机请勿长时间置于阳光直射处，否则会导致温度过高，可能会造成电池爆炸、主机液晶老化等问题。3）经常清理插头表面的灰尘及杂物，防止其降低仪器的导电性能而影响仪器的正常工作。4）经常检查电缆升降控制电机安装是否牢固，防止电机在未安装牢固的状态下工作而造成电机损坏。5）每次测试完成后，要将电缆和探头清洁干净。用水冲洗时，防止将水冲入绞车各电气接头内，切勿从绞车底部向上冲洗绞车。6）绞车上的电缆和钢丝绳为易损件，切勿切割砸碰，当心烫损。不用时绞车盖上防护罩，切勿暴晒雨淋7）绞车传动部件须精心维护，定期清洁，添加润滑油。8）主机内置镍氢可充电电池，长期不用时，至少每月给主机充电一次，防止电池失效。9）绞车搬运时，切记固定好探头，防止碰伤。,操作方法,按下主机右侧开机电源按钮，等待几秒后，仪器会出现如下图所示界面：,等待几秒，将进入主界面，如下图所示：,开机,主机主界面,开机界面,时间校准,在上图主机开机界面上会显示具体时间与日期，若要对时间与日期进行调整，轻按一下“时间校准”，则进入右图所示时间调整界面，然后输入准确的时间与日期（若不需要调整时间，可不用进入此界面）,开始检测,在主机主界面上选择“开始检测”，即进入右图所示检测界面，本机检测界面与参数设置界面相同。,（1）调整屏幕亮度在上图所示检测界面上选中“亮度调节”，随即进入亮度调节界面，如下图所示（若不需要调整屏幕亮度，则不用选择进入此界面）：,通过点击上图左右箭头或左右拖动游标来调节屏幕亮度，箭头向左或向左拖动游标表示亮度减弱，反之增强。注意：在能看清屏幕的前提下，将亮度尽量调低，这样可以节省电量、延长主机使用时间。,（2）参数设置在上图检测主界面上选择“参数设置”后会出现如下图所示界面：,参数设置有3项：配置参数、基本信息、文件信息。,1)配置参数包括测点间距、编码间距、探头直径、孔径范围。,测点间距：为深度方向上每相邻两组检测数据之间的时间间隔，用以控制深度方向上检测点数量，已固定为500ms编码间距与探头直径设置：编码间距与探头直径都是固定值，本机编码间距为0.929mm,探头直径为130mm。孔径范围设置：本机设定的孔径范围有2种，即小于3米、大于3米，如右图所示。,2）基本信息设置：基本信息包括工程名称、项目名称、设计孔深、设计孔径、项目类型。其中工程名称、项目名称决定了保存文件的名字；项目类型分为成孔检测和成槽检测，其中成孔检测为X-X+Y-Y，成槽检测有以下几种：X-X、Y-Y、X-X+Y、X-X+Y、Y-Y+X、Y-Y+X。,（3）波速标定标定设置参数设置完成后选择参数设置界面下方的“确定”，即进右图所示界面,3）文件信息设置文件名称为“工程名称_项目名称.tkd”，如上图所示文件名称为“a_b-013.tkd”。,在上图所示界面选择“标定模式”，即弹出是否开始标定对话框（如下图），首先进行标定参数设置。,剖面显示类型有三种：X-X/剖面、Y-Y/剖面、X-X/+Y-Y/剖面；X-X/、Y-Y/距离需根据实际测量的直径来设定，标定参数设置完成后选中上图下方的“确定”，即进入标定模式界面，如下图所示：,精细标定,在上图中，从上到下分别对应X、X、Y、Y四个方向的实测波形，每个波形的红线位置表示判定的孔壁位置，为提高判定位置的准确性，建议通过精细标定来确定孔壁红线位置。在标定模式界面上选择“精细标定”，即弹出下图所示对话框：,在左图所示对话框上选择“确定”，即进入精细标定主界面，如下图：,在精细标定界面将4个通道的标定线（上图红色直线）拖至首波处，如上图所示，然后选择左侧的放大通道，以“放大X通道”为例，选中“放大X通道”后会进入右图所示界面：首先通过触摸笔点击半峰值位置，然后通过“游标左移”和“游标右移”将红线移到上升沿的半波峰处，然后选择“取消放大”即完成X通道的精细标定。同样用此方法标定其他三个通道。,结束标定,精细标定完成后选中上界面上的“结束标定”，即弹出是否结束标定对话框，如下图：,上图“1505.91”即为标定的声速，选择“确定”即结束标定。如果在孔口位置无法得到理想的孔壁反射波形，标定的波速就会误差很大，此时可以在波速位置输入经验值，一般为1450m/s左右。,（4）数据采集,启动采集只有通过标定步骤后才能进入启动数据采集。在标定结束后界面上选择“启动采集”，即弹出是否开始采集数据对话框，如下图：,在左图对话框中选择“是”，即开始采集，如下图所示：,主机右侧设有超声探头上升、下降、加速、减速控制按钮，检测过程中可以自行控制。超声探头升降系统设有上限位器和下限位器，探头下降至孔底或上升至孔口都会触动限位器而使电机自动停止工作，上限位器保证钢丝绳提升至孔顶不拉断，下限位器保证探头下放至孔底时钢丝绳不缠绕。,增益调节在实测过程中，由于孔内环境多变（泥浆比重、含沙量和气泡等含量不一），超声信号在孔内衰减的程度也不一致，为得到理想的孔壁反射信号，需要进行增益调节，以压制前端的杂波信号，放大后端的反射信号。增益调节主要是调节beta参数和gama参数，这两个参数相互影响，调节范围在015之间。调节的理想状态是孔壁反射型号明显，同时前端杂波信号不足以覆盖反射信号。,停止采集,波形采集完成后在上图中选择“停止采集”，即会弹出下图所示是否停止采集数据对话框,在左图上选择“是”后会弹出是否保存当前采集数据到设定的文件对话框，如下图：,在上图中选择“是”，即将采集到的数据保存至设定的文件。,图像采集时需注意：声波孔壁量测距离大小与泥浆密度密切相关，泥浆密度太大或含砂量多，声传播路径中反射、散射增加，声波信号难于接收。当采用信号前置放大或增加仪器灵敏度后，反射波还是杂乱的、无法判别。遇到这种情况，应继续清孔以减小泥浆比重。,刚钻完的孔，泥浆中含有大量气泡，而微量的气泡也影响声波的传播，只有待气泡消失后才能测试。当泥浆很稠时，气泡长期不能消失的就难于测试。孔口提升机构的安装必须使其牢固、稳定，在测量过程中不能产生移动，以保证测量结果的一致、准确。当桩孔倾斜导致探头下降过程中与孔壁相碰，此时应调整探头的吊点位置，从孔口开始测量，使探头能从孔口顺利下降至孔底。为避免发生上述情况的重复测量工作，另一种测量方式是首先将探头下降至孔底，在下降过程中进行位置调整，然后在提升探头时进行测量。探头升降时务必使钢丝绳处于“绷直”状态，否则钢丝绳可能会发生扭曲变形而使其抗拉强度降低。,（5）文件浏览,在主界面选择“浏览模式”，进入到下图所示界面；在采集停止后也自动进入浏览模式界面：,文件操作菜单包括浏览文件、删除文件和拷贝文件。在上图界面选择“浏览历史采集数据”，即进入所采集的文件列表界面。,浏览文件时只需在文件列表中选择所需要浏览的文件，然后选择“确定”即可浏览；删除文件时先选中所需删除的文件，然后选择“文件管理”，进入到文件管理界面如下图，然后选择“删除”即可；拷贝数据文件时先选择“文件管理”，然后选择所需拷贝的文件，在界面下方选择“拷贝即可将文件拷贝至U盘。,数据文件显示类型有两种，一种为“波形图”，一种为“灰度图”，如下图所示,波形图,灰度图,在波形图浏览时可通过上下左右滑动屏幕的方式进行图形浏览，上滑和左滑表示向上翻页，下滑和右滑表示向下翻页，浏览剖面时可选择X-X剖面、Y-Y剖面或X-X+Y-Y剖面。浏览灰度图时，向上滑动屏幕表示从下往上浏览，向下滑动屏幕表示从上往下浏览。,说明：后缀为.tkd的文件为数据文件，可在本机直接浏览。电脑与本机通过USB专用通信线连接后，电脑即可将本机视为U盘而进行直接读取，因此可方便地将本机上保存的数据文件拷贝或剪切到电脑中。推荐使用此功能管理本机上的文件，通过电脑可以方便地大批量删除本机上保存的文件。另外，主机可以通过数据线直接与U盘连接，因此可以将主机上保存的数据文件拷贝至U盘中。,（6）关机关机时请勿直接关闭主机电源，应按以下步骤操作：在检测界面上选择“关机”，随后弹出下图界面，确认关机后，系统自动将未保存的数据文件保存，关闭各端口，最后提示可以关闭电源。,数据处理与结果输出,打开TS-K06150.exe应用程序，鼠标左键点击软件主界面(右图）上的“文件”，在弹出菜单中选中“打开”，或者直接点击工具栏中的“”，在弹出的打开文件对话框中选择需要打开的文件，然后点击“”，数据文件即在软件中显示出来(如下图）。,软件主界面,选择打开的文件,打开数据文件,三次反射,二次反射,孔壁,参数设置,参数设置主要包括基本信息、显示选项、数表参数、打印选项设置。,（1）基本信息设置基本信息主要设置工程基本参数、孔槽设计参数和检测设备参数。基本参数有5项，包括工程名称、孔槽编号、检测单位、检测人员、检测日期；孔槽设计参数有4项：设计深度、设计孔径/槽宽、施工深度、孔口标高；检测设备参数有3项：检测方法为超声波检测法，脉冲间距与检测时主机工程参数设置中脉冲间距一致，检测设备为TS-K06150全自动超声成孔成槽检测仪。,参数设置,（2）显示选项设置显示选项设置包括灰度显示设置和页面设置。灰度显示通过调节灰度阈值来控制，调节范围从0100%。页面设置主要包括以下几项：1.波形波高：波形波高设置范围5100。2.高度比例：高度比例设置范围为110。3.横坐标：横坐标有两种，一种为距离，另一种为声时。4.显示剖面：剖面显示有三种，即“剖面X-X”，剖面“Y-Y”，“全选”。,显示设置,（3）数表参数设置,数表参数设置包括计算参数及结果和数表参数设定。计算参数设置有2项：波速和计算深度。波速设置与检测时标定的波速一致，深度范围可根据实际需要计算的深度区间而设定。计算结果输出有4项：最大孔径、最小孔径、平均孔径、最大垂直度。数表参数设定包括设定孔径允许负偏差、垂直度允许偏差、选取深度范围、选取数据类型、选取输出方式、间隔深度。孔径允许负偏差、垂直度允许偏差依据检测规范而设定；深度范围可选取全深度或者计算深度；数据类型可选择全部数据或异常数据；输出方式有2种，一是逐点，当选择该输出方式时，间隔深度栏填充为灰色，无法调节，所有采集数据全部在结果数表中显示出来。二是间隔点，当选用该输出方式时，间隔深度可自行调整，若选择间隔深度为1m，从计算深度起点开始，每间隔1m便会显示一个数据。,数表参数设置,间隔为1m的数据列表,（4）打印选项设置打印选项设置包括打印内容、计算结果和网格显示设置。打印内容设置包括打印表头、表尾、显示灰度图、显示剖面线以及线宽设置，剖面线宽设置区间为15。网格显示设置包括水平网格、垂直网格、垂直细分网格设置。计算结果有3项：最大垂直度、平均孔径、最小孔径。,打印设置,用户只需在打印内容选项后的方框中打“”，便可将该项内容打印出来。,数据显示,数据显示类型有3种：波列线图、灰度影像、结果数表。,（1）波列线图在软件主界面工具栏中点击“”，数据结果便会以波形图显示出来波形图纵坐标表示孔或槽的深度，横坐标显示方式有两种，一种为横坐标显示距离的波形图，另一种为横坐标显示声时的波形图。,工具栏上“”表示浏览上一段波形图，“”表示浏览下一段波形图。,（2）灰度阴影图,在软件主界面工具栏中点击“”，数据结果便会以灰度阴影图显示出来。,灰度阴影图,与波形列图一样，灰度阴影图纵坐标表示孔或槽的深度，横坐标表示距离或者声时值。,（3）结果数表,在软件主界面工具栏中点击“”，数据结果便以列表的形式显示出来。,数据列表,数据列表中L1为探头换能器X方向至孔壁的水平距离，L2为探头换能器Y方向至孔壁的水平距离，L3为探头换能器X方向至孔壁的水平距离，L4为探头换能器探头换能器Y方向至孔壁的水平距离。通过软件自动计算出孔径D，垂直度K。在第四章数表参数设定时已经设定了孔径允许负偏差值，垂直度允许偏差值，若孔径值或者垂直度值超过了设定的允许偏差值时，数据便会自动填充为绿色。在第四章数表参数设定中选取数据类型设置为异常数据时，数据列表中便会只显示异常数据。,选中软件主界面工具栏的“文件”，在弹出的菜单栏中选择“导出至Excel”，便可将数表数据导出至Excel工作表。,数据分析,数据处理分析包括手工调整、指数处理、前端清零、自动判读。,数据灰度图,（1）手工调整在软件界面上选择“”，然后在实测孔壁剖面图上画出X-X、Y-Y剖面的孔壁剖面曲线（上图），红色曲线即为剖面曲线。（2）前端清零前端清零是经过手工调整初步画出孔壁剖面曲线后将剖面曲线前端的信号清除。操作方法：在软件界面工具栏上选择“分析”，弹出菜单栏后选择“前端清零”，便可将剖面曲线前端信号清除。（3）指数处理指数处理与前端清零一样，也是在手工调整完成后进行，其作用是将剖面曲线后面的弱信号进行放大处理。操作方法：在软件界面工具栏上选择“分析”，弹出菜单栏后选择“指数处理”，便可将剖面曲线后面的弱信号放大。（4）自动判读自动判读是一种快速画出孔壁剖面曲线的方法，但画出的曲线不太精确，还得对局部不精确的部位进行手工调整。操作方法：,1.确定判读分界线：在灰度影像图上选择某一深度点，然后右键鼠标，在弹出的菜单栏中选择“设为分界线”。2.选择自动判读范围：在第一步确定的分界线上端或者下端单击一下鼠标，便确定了自动判读范围，在分界线上端单击鼠标表示判读范围为分界线以上的部分，在分界线下端单击鼠标表示判读范围为分界线以下的部分。3.自动判读：确定自动判读范围后，在软件界面工具栏中选择“分析”，弹出菜单栏后选择“自动判读”，即完成了“自动判读”。说明：执行自动判读功能后，某些局部的孔壁曲线或多或少会存在一定的偏差，此时执行手工调整功能，对有偏差的部位进行精确处理，便可得到较为精准的孔壁曲线。,结果输出,结果输出包括成孔检测结果图表和将图表转换成BMP图像文件。在本系统中，所有输出均采用基于打印输出的所见即所得的处理模式，屏幕显示、图像存贮格式转换和打印输出均与选取的打印机直接相关。若打印机类型为单色激光打印机，则图像为灰度；若打印机为彩色打印机，则图像为彩色。为保证图像存贮格式转换时保持真实效果，建议安装光盘中提供的PrimoPDF打印机，并在打印设置中将其选取为当前打印机。,打印设置,软件中打印设置即为打印机设置。a）标准页面打印机设置打印机设置包括选取打印机。点击“名称”下拉框，可以看到PC机系统中已经安装了驱动程序的打印机名称。包括真实存在的物理打印机，如图3-15中显示的BrotherHL-2040series激光打印机、EpsonstylusC67Series彩色喷墨打印机、SamsungML-1510_700Series激光打印机等；还有软打印机，即不是真实存在的物理打印机，而是通过软件来模拟打印机工作方式，将打印内容通过打印的方式输出到电子文档，如AdobePDF（安装AdobeAcrobat7.0Professional时自动安装的格式转换程序，将打印内容转换为PDF格式电子文档，转换的图像精度可高达4000DPI，精度很高），PrimoPDF（安装PrimoPDFSetup时安装的格式转换程序，与AdobePDF功能相同）和MicrosoftOfficeDocumentImageWriter(安装MicrosoftOffice2003时自动安装的格式转换程序，将打印内容转换为Tiff格式图像文件，转换的图像精度最高只有300DPI，精度不够，建议不采用)。AdobePDF与PrimoPDF的工作机理和功能均相同，只是PrimoPDFSetup的安装程序比AdobeAcrobat7.0Pro