土石坝碾压激振频率和激振力实时监控系统及监控方法

摘要

本发明属于土石坝施工质量控制领域，为对碾压机激振频率和激振力进行远程实时监控及后续质量评估应用，为此，本发明采用的技术方案是，土石坝碾压激振频率和激振力实时监控方法，包括如下步骤：利用安装在碾压机振动轮上且不随振动轮转动的部位上的碾压机激振频率测定模块，在对土石坝料进行碾压过程中，实时采集碾轮竖直方向的振动加速度信号，经过信号模数转换和快速傅里叶变换FFT得到碾轮振动加速度的频谱数据，根据采样时刻相同，将激振频率、激振力与碾压机位置坐标对应起来；判断当前时刻碾压机的激振频率和激振力是否符合设计标准，若不达标，发送报警信息。本发明主要应用于土石坝施工质量控制。

主权项

一种土石坝碾压激振频率和激振力实时监控方法，其特征是，包括如下步骤：利用安装在碾压机振动轮上且不随振动轮转动的部位上的碾压机激振频率测定模块，在对土石坝料进行碾压过程中，实时采集碾轮竖直方向的振动加速度信号，经过信号模数转换和快速傅里叶变换FFT得到碾轮振动加速度的频谱数据，其中，基频即为碾压机实际输出的激振频率；确定当前时刻碾压机的位置坐标；通过碾压机激振频率，以及该碾压机的偏心块质量与偏心矩，计算碾压机输出的实际激振力，并根据采样时刻相同，将激振频率、激振力与碾压机位置坐标对应起来；判断当前时刻碾压机的激振频率和激振力是否符合设计标准，若不达标，发送报警信息；激振力F的计算公式如下：$F={\mathrm{Me\omega }}^2=Me4{\pi }^2{f}_0^2$式中，M为偏心块质量，e为偏心距，在碾压机设备参数说明书中给定；f₀为监测到的激振频率，ω是角频率；利用碾压机激振频率测定模块中的加速度传感器按足够小的时间间隔连续采集碾轮加速度的时域模拟信号，通过信号模数转换，转化为时域数字信号，采样时间间隔T在满足工程精度要求下取足够小，这时模拟信号f_a(t)就可以用数字信号表示，即：$f\left(n\right)=f_a(n·T);f_s=\frac{1}{T}$式中，f(n)是第n个离散数字信号；f_a(n·T)是n·T时刻的连续模拟信号；f_s是采样频率；进而对经模数转化得到的碾压机时域数字信号进行傅里叶变换，非周期信号f(t)采用傅里叶变换形式可表示为：$f\left(t\right)=\frac{1}{2\pi }{\int }_{-\infty }^{\infty }f\left(\omega \right)e^{j\omega t}d\omega$式中，f(ω)称为f(t)的傅里叶变换，且经快速傅里叶变换，碾压机加速度信号分解为无数谐波的叠加，由此得到碾轮振动加速度的频谱数据，包括组成振动加速度信号的各种频率及其所对应的幅值。