基于超声波的围压空间形变覆盖性监测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利说明书

(10)申请公布号CN102322829A

(43)申请公布日2012.01.18

(21)申请号CN201110147270.1

(22)申请日2011.06.02

(71)申请人重庆大学

地址400044重庆市沙坪坝区沙正街174号

(72)发明人郑伟崔荣荣鲁奇

(74)专利代理机构重庆辉腾律师事务所

代理人侯懋琪

(51)Int.CI

G01B17/04

权利要求说明书说明书幅图

(54)发明名称

基于超声波的围压空间形变覆盖性

监测方法

(57)摘要

本发明公开了一种基于超声波的围

压空间形变覆盖性监测方法，超声波发射

装置和超声波接收装置的发射区域和接收

区域有重叠部分，发射区域和接收区域的

重叠部分在结构表面的投影区域即为监测

区；比较不同次操作所得到的超声波发

射、接收的时间差是否有变化：有变化，

则发生了形变；无变化，则未发生形变。

本发明的有益技术效果是：利用超声波在

波束角范围内其发射、接收区域呈现发散

形态的特点，实现对大区域的覆盖性监

测，避免现有技术中的单个监测区为点状

区域的弊端，装置结构简单，成本低，避

免了点状式监测需要大量布置测点的缺

点，降低了监测设备的成本，受环境因素

限制小，可对围压空间结构进行高效全面

监测。

法律状态

法律状态公告日法律状态信息法律状态

权利要求说明书

1.一种基于超声波的围压空间形变覆盖性监测方法，其特征在于：设置超声波发射

装置和超声波接收装置，超声波发射装置的发射区域为一圆锥曲面所围的区域，超

声波接收装置的接收区域也为一圆锥曲面所围的区域，发射区域和接收区域有重叠

部分，发射区域和接收区域的重叠部分在结构表面的投影区域即形成监测区，监测

区覆盖了监测区范围内的结构表面上的所有点；单次操作中，发射超声波信号并接

收对应的反射信号，得到发射时刻和接收时刻的时间差；比较不同次操作所得到的

时间差是否有变化：有变化，则监测区范围内的结构表面发生了形变；无变化，则

监测区范围内的结构表面未发生形变；从而实现对监测区范围内的结构表面上的所

有点的覆盖性监测。

2.根据权利要求1所述的基于超声波的围压空间形变覆盖性监测方法，其特征在于：

具体步骤为：1）间歇性地向结构表面发射超声波并接收对应的反馈信号，2）记录

超声波的发射时刻和对应的反馈信号的接收时刻，得到两个时刻的时间差；3）以

第一次发射、接收操作完成后获得的数据为原始数据，后续单次发射、接收操作完

成后获得的数据为监测数据，4）将单次监测数据与原始数据进行比对，若两个数

据相同，则监测区范围内的结构表面没有发生形变；若两个数据不同，则监测区范

围内的结构表面发生了形变。

3.根据权利要求2所述的基于超声波的围压空间形变覆盖性监测方法，其特征在于：

超声波发射装置和超声波接收装置间隔一定距离设置或者二者位置重合设置。

4.根据权利要求3所述的基于超声波的围压空间形变覆盖性监测方法，其特征在于：

发射装置和接收装置的波束角相同，且发射方向和接收方向在同一平面内互相平行。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的基于超声波的围压空间形变覆盖性监测方法，

其特征在于：一个超声波发射装置和一个超声波接收装置即形成一个测量单元，多

个测量单元成阵列设置。

6.根据权利要求4所述的基于超声波的围压空间形变覆盖性监测方法，其特征在于：

步骤2）中，得到发射时刻和接收时刻的时间差后，采用超声波测距原理，将时间

差乘以超声波速换算成距离数据。

7.根据权利要求6所述的基于超声波的围压空间形变覆盖性监测方法，其特征在于：

发射装置和接收装置间隔一定距离设置时，设T点为发射装置所在位置，R点为接

收装置所在位置；O点为T点和R点之间连线的中点；以O点为坐标原点建立坐

标系，过O点且平行于发射/接收方