本發(fā)明涉及隧道襯砌質(zhì)量檢測技術領域，尤其涉及一種適用于隧道襯砌質(zhì)量檢測的雷達裝置及使用方法。

背景技術：

隧道工程已成為我國經(jīng)濟技術發(fā)展中必不可少的一部分，隧道襯砌質(zhì)量安全也愈來愈成為亟待解決的首要問題，故此，一種用于安全高效的隧道襯砌質(zhì)量檢測的探地雷達技術應運而生。

根據(jù)《鐵路隧道襯砌質(zhì)量無損檢測規(guī)程》(TB10223—2004/J341—2004)可知，探地雷達檢測內(nèi)容有混凝土與圍巖接觸面的脫空情況；支護(襯砌)厚度、內(nèi)部鋼拱架、鋼筋分布情況；仰拱充填虛渣、虛土及其范圍；隧道圍巖地質(zhì)情況等。然而，鑒于隧道本身結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點及現(xiàn)場施工環(huán)境的惡劣，導致探地雷達在使用過程中出現(xiàn)諸多不便，已有探地雷達在檢測過程中常有以下缺陷：雷達裝置機動性差、雷達裝置自動化程度較低、雷達舉升高度低、雷達天線無法與隧道壁緊密貼合、雷達信號干擾因素較多、雷達測線歪曲等。

目前已有的雷達裝置有些要求特殊的加工工藝，設計比較困難，有些雖設計加工簡單但穩(wěn)定性、剛度及舉升高度達不到要求?；谏鲜鰡栴}，亟需設計一種能適應于隧道復雜施工環(huán)境并滿足精確度、機動性、安全性等要求的探地雷達舉升機構(gòu)。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了解決上述問題，提出了一種適用于隧道襯砌質(zhì)量檢測的雷達裝置及使用方法，該裝置及方法機動性好，結(jié)構(gòu)簡單，機械自動化程度、控制精度和安全性高，能夠滿足具有諸多情況下的隧道襯砌質(zhì)量檢測技術。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種適用于隧道襯砌質(zhì)量檢測的雷達裝置，包括：自動行進機構(gòu)、液壓折疊舉升機構(gòu)以及雷達天線夾持機構(gòu)；

所述液壓折疊舉升機構(gòu)設置在自動行進機構(gòu)的上方，并與自動行進機構(gòu)連接；所述雷達天線夾持機構(gòu)設置在液壓折疊舉升機構(gòu)的上方，并與自動行進機構(gòu)連接；

所述液壓折疊舉升機構(gòu)包括：調(diào)節(jié)底板以及設置在調(diào)節(jié)底板上的伸縮臂；所述調(diào)節(jié)底板的傾角可調(diào)，從而調(diào)節(jié)伸縮臂的傾角；所述伸縮臂通過液壓驅(qū)動裝置驅(qū)動上升或者下降；

所述雷達天線夾持機構(gòu)包括：底部線圈以及磁懸浮板，磁懸浮板上裝有電磁體，雷達天線置于磁懸浮板上。

進一步地，所述自動行進機構(gòu)包括：減震裝置和行進裝置；

所述行進裝置包括：底板、分別設置于裝置兩端和裝置前方的車輪、兩端車輪驅(qū)動裝置和前方車輪驅(qū)動裝置；

所述車輪分別連接減震裝置，與裝置兩端的車輪連接的減震裝置固定于底板上，與裝置前方的車輪連接的減震裝置穿過底板與前方車輪驅(qū)動裝置連接。

進一步地，所述減震裝置包括：底部與車輪橫桿連接的減震桿，所述減震桿包括：減震桿上部套筒內(nèi)部頂端固定高強彈簧，減震桿下部套筒嵌套進上部套筒內(nèi)，并與高強彈簧下端固定。

進一步地，所述自動行進機構(gòu)包括：固定在底板上的激光測距儀，所述激光測距儀實時檢測液壓折疊舉升機構(gòu)與隧道側(cè)壁的距離并傳給前方車輪驅(qū)動裝置，當激光測距儀所測距離改變時，前方車輪驅(qū)動裝置驅(qū)動前方的車輪轉(zhuǎn)向，從而使液壓折疊舉升機構(gòu)與隧道側(cè)壁的距離保持穩(wěn)定。

進一步地，所述設置于裝置兩端的車輪位于行進裝置的后方，并呈對稱分布；所述車輪分別與橫桿兩端鉸接；所述橫桿上裝有計步器，實時記錄行進里程。

進一步地，所述調(diào)節(jié)底板上設有調(diào)節(jié)螺絲，所述調(diào)節(jié)底板通過調(diào)節(jié)螺絲固定于自動行進機構(gòu)上；通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺絲來改變調(diào)節(jié)底板的傾角；所述調(diào)節(jié)底板上設有傾角傳感器，用于實時記錄調(diào)節(jié)底板的傾角。

進一步地，所述傾角傳感器包括相互連接的電位器和擺錘；調(diào)節(jié)底板對地的傾角通過重錘帶動電位器旋轉(zhuǎn)，輸出相應的電壓值，再轉(zhuǎn)換為相應的角度。

進一步地，所述伸縮臂為由剛鉸連接的折疊臂，所述折疊臂底端固定在調(diào)節(jié)底板上；

所述液壓驅(qū)動裝置為液壓千斤頂，分別連接折疊臂的四個端點；所述液壓千斤頂上面帶有高程刻度，高程刻度根據(jù)折疊臂臂長和臂間角換算而得。

進一步地，所述雷達天線夾持機構(gòu)頂端設有壓力傳感器，通過所述壓力傳感器提示雷達天線是否與隧道壁貼合。

一種適用于隧道襯砌質(zhì)量檢測的雷達裝置的工作方法，進一步地，包括：

測量拱頂時：在雷達裝置檢測前，先將雷達裝置運送到指定位置，然后調(diào)節(jié)液壓折疊舉升機構(gòu)，使得雷達天線與隧壁緊密貼合，記錄此時雷達天線的高程；

啟動自動行進裝置，使雷達裝置開始移動并工作，實時記錄行進里程和液壓折疊舉升機構(gòu)的傾角；

測量拱肩或拱腰時：重新調(diào)整雷達裝置到指定位置，調(diào)節(jié)液壓折疊舉升機構(gòu)的高度和傾角，直到雷達天線與拱肩或拱腰緊密貼合，實時記錄行進里程和液壓折疊舉升機構(gòu)的傾角。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明通過激光測距儀實時測量與隧道側(cè)壁的距離，及時調(diào)整車輪轉(zhuǎn)向，克服了雷達檢測過程中測線不穩(wěn)定的問題。

(2)減震桿高度適中,克服了雷達檢測過程中障礙物難以避讓的問題。

(3)通過設置激光導向裝置，實時檢測與隧道壁之間的距離，克服了雷達天線難以與隧壁緊密貼合的問題。

(4)本雷達系統(tǒng)可以實時監(jiān)測行進里程和舉升高度；具有較高的自動化程度，機動性好，安全快捷；通過傾度調(diào)節(jié)機構(gòu)和舉升機構(gòu)來調(diào)整雷達的高度和傾角，以滿足多條測線的適用性。

(5)減震桿及磁懸浮系統(tǒng)有效地避免了雷達系統(tǒng)行進過程中震動產(chǎn)生的信號干擾，本雷達系統(tǒng)受多種復雜施工條件的影響較小。

附圖說明

圖1是本發(fā)明自動折疊式雷達裝置的主視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明自動折疊式雷達裝置的后視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明自動折疊式雷達裝置的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明中減震桿結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明中磁懸浮系統(tǒng)示意圖。

其中，1.壓力傳感器，2.磁懸浮板，3.電磁體，4.滑槽，5.折疊臂，6.液壓千斤頂，7.激光測距儀，8.伺服電機，9.調(diào)節(jié)底板，10.調(diào)節(jié)螺絲，11.角度傳感器，12.前方減震桿，131.減震桿上部套筒，132.減震桿下部套筒，14.高強彈簧，15.底板，16.電動機，17.計步器。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。應該說明的是，下述說明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對其內(nèi)容進行限定。

本發(fā)明公開了一種適用于隧道襯砌質(zhì)量檢測的雷達裝置，如圖1-圖3所示，包括：自動行進機構(gòu)、液壓折疊舉升機構(gòu)以及雷達天線夾持機構(gòu)；液壓折疊舉升機構(gòu)設置在自動行進機構(gòu)的上方，并與自動行進機構(gòu)連接；雷達天線夾持機構(gòu)設置在液壓折疊舉升機構(gòu)的上方，并與自動行進機構(gòu)連接。

如圖1所示，自動行進機構(gòu)包括：減震裝置和行進裝置；

自動行進機構(gòu)中減震裝置后方有分列于裝置兩端的車輪，并呈對稱分布，車輪與橫桿鉸接，橫桿上裝有計步器17，來實時記錄行進里程，前方有一個位于自動行進機構(gòu)中央的車輪，三個車輪均與減震桿底部鉸接；后方兩個減震桿上端與底板15固定連接，前方減震桿1212穿過底板15與伺服電機8固定連接。

如圖2所示，行進裝置中電動機16固定于底板15后方，并通過履帶帶動車輪轉(zhuǎn)動；激光測距儀7及伺服電機8固定于底板15前方中央，二者配合使用。在安置好儀器后，激光測距儀7先記錄與隧道側(cè)壁的距離，當激光測距儀7所測距離改變時，測距信號會傳遞給PLC伺服電機8，PLC控制伺服電機8的旋轉(zhuǎn)，以此來帶動前輪的轉(zhuǎn)向使雷達天線夾持機構(gòu)的測量路線穩(wěn)定在拱頂或邊墻。

自動行進機構(gòu)的減震裝置包括底部與車輪橫桿連接的減震桿，如圖4所示，減震桿上部套筒131內(nèi)部頂端固定高強彈簧14，減震桿下部套筒132嵌套進上部套筒內(nèi)，并與高強彈簧14下端固定；減震桿可以通過高強彈簧14吸收來自路面的沖擊震動，從而抑制整個裝置在行進過程中的劇烈震動，以防止雷達天線與隧壁的分離。減震桿高度適中，以避讓隧底障礙物，橫桿上有自動計步器17，自動計步器17具有計時和記錄里程的功能。計步器17記錄里程時，其顯示器會在主動輪每行進一圈的情況下記錄行進車輪行進圈數(shù)，然后根據(jù)車輪直徑換算成行進里程顯示出來。

減震桿上端與底板15連接；底板15位于行進裝置下方，底板15后方的電動機16帶動齒輪前進，底板15前方設有激光導向裝置，舉升機構(gòu)傾度調(diào)節(jié)裝置位于底板15中央，包括位于液壓折疊舉升機構(gòu)底部并與之相接的調(diào)節(jié)底板9，三個呈三角形的調(diào)節(jié)螺絲10，通過調(diào)節(jié)螺絲10來改變調(diào)節(jié)底板9的傾角。

如圖3所示，液壓折疊舉升機構(gòu)包括折疊臂5，折疊臂5由剛鉸連接，底部有位于調(diào)節(jié)底板9并與折疊臂5固定連接的四個液壓千斤頂6，液壓千斤頂6上面帶有高程刻度，高程刻度是根據(jù)折疊臂5臂長和臂間角換算而得。

液壓折疊舉升機構(gòu)底部為調(diào)節(jié)底板9，調(diào)節(jié)底板9后方有兩個調(diào)節(jié)螺絲10，前方有一個調(diào)節(jié)螺絲10，調(diào)節(jié)螺絲10穿過調(diào)節(jié)底板9和底板15，通過旋轉(zhuǎn)三個調(diào)節(jié)螺絲10來改變調(diào)節(jié)底板9的傾角，以此來帶動折疊臂5的傾向；調(diào)節(jié)底板9一側(cè)裝有角度傳感器11，當調(diào)節(jié)底板9傾斜時，角度傳感器11實時記錄傾角；角度傳感器11由電位器和擺錘組成，裝在調(diào)節(jié)底板9一側(cè)，調(diào)節(jié)底板9對地的角度是通過重錘帶動電位器旋轉(zhuǎn)來測定，輸出相應的電壓值，再轉(zhuǎn)換為相應的角度。

調(diào)節(jié)底板9四角各有一個帶刻度的液壓千斤頂6，液壓千斤頂6分別與折疊臂5的四端固定連接，通過控制液壓千斤頂6來使折疊臂5舉升或下降，液壓千斤頂6表面帶有刻度，來實時記錄舉升的高度。

如圖3所示，雷達天線夾持機構(gòu)包括與折疊臂5相連的底部滑槽4，雷達裝置內(nèi)部有磁懸浮系統(tǒng)，如圖5所示，磁懸浮系統(tǒng)包括底部線圈及磁懸浮板2，磁懸浮板2上裝有電磁體3,雷達裝置底部則安裝線圈，系統(tǒng)通電后,底部線圈產(chǎn)生的磁場極性與懸浮板上的電磁體3極性總保持相同,兩者“同性相斥”,排斥力使磁懸浮板2懸浮起來，雷達天線位于磁懸浮板2上面，以此來達到減震和使雷達天線貼緊隧道壁的目的；

雷達裝置頂端裝有壓力傳感器1，以此來控制雷達天線與隧道的貼合度，當貼合緊密時，壓力傳感器1亮起綠燈，說明雷達天線已與隧道壁緊密貼合；否則亮起紅燈。

本發(fā)明適用于隧道襯砌質(zhì)量檢測的雷達裝置的工作方法如下：

測量拱頂時：在雷達裝置檢測前，先將雷達裝置運送到指定位置，然后調(diào)節(jié)液壓折疊舉升機構(gòu)的液壓千斤頂6，帶動折疊臂5上升，直到雷達天線與隧壁緊密貼合，記錄此時液壓千斤頂6上的高程；

打開雷達裝置前方的激光測距儀7及伺服電機8，使其處于待工作狀態(tài)；然后打開計步器17和傾角傳感器以便實時記錄行進里程和雷達舉升機構(gòu)的傾角；最后啟動行進裝置上的電動機16，使雷達裝置開始移動并工作，一條測線測量工作結(jié)束后，關閉電動機16，重新調(diào)整雷達裝置到另一指定位置，開始測量拱肩或拱腰，此時需啟動液壓千斤頂6調(diào)節(jié)折疊臂5高度，然后旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺絲10來調(diào)整雷達舉升機構(gòu)的傾角，兩者配合直到雷達天線與拱肩或拱腰緊密貼合，根據(jù)液壓千斤頂6上的高程與雷達舉升機構(gòu)的傾角換算出雷達天線夾持機構(gòu)的實際高程，再啟動電動機16開始工作，當所有測量工作結(jié)束后，調(diào)節(jié)液壓千斤頂6使折疊臂5下降，然后關閉電動機16、計步器17、傾角傳感器、激光測距儀7及伺服電機8。

上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發(fā)明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。