一种城市道路地质缺陷快速探测方法及装置

技术特征：
1.一种城市道路地质缺陷快速探测装置，其特征在于：包括有水平磁偶极子源编码信号电磁发射系统、采集磁场水平分量hy的数据记录系统、手机客户端和云端数据处理系统。2.根据权利要求1所述的一种城市道路地质缺陷快速探测装置，其特征在于：所述的水平磁偶极子源编码信号电磁发射系统包括有发射控制器和竖立线圈发射天线。3.根据权利要求2所述的一种城市道路地质缺陷快速探测装置，其特征在于：所述采集磁场水平分量hy的数据记录系统包括有多个空心线圈制成的接收天线、接收机、多通道信号调理模块、多通道高速a/d转换器、fpga及arm处理器和北斗/gps定位系统，空心线圈制成的接收天线至少设有4个。4.根据权利要求3所述的一种城市道路地质缺陷快速探测装置，其特征在于：所述的手机客户端无线连接电磁发射系统的发射控制器和采集磁场水平分量hy的数据记录系统的接收机，手机客户端控制并设置电磁发射系统的波形及频率及电流和磁场采集的采样率，手机客户端读取电流记录器记录的电流时间序列和磁场数据记录系统采集的多通道磁场水平分量hy时间序列并发送至云端数据处理系统进行实时计算；所述的云端数据处理系统实时计算各通道磁场频率响应及其全区视电阻率，并计算水平向和垂直向幅度谱或电阻率谱的梯度变化，计算结果传回手机客户端实时显示。5.根据权利要求4所述的一种城市道路地质缺陷快速探测装置，其特征在于：所述的电磁发射系统的发射电流由锂电池直流电源提供；所述发射天线与接收天线水平间距1.6m以上，垂直共面排列，采用合成树脂材料或pvc管材封装。6.根据权利要求5所述的一种城市道路地质缺陷快速探测装置，其特征在于：所述的发射控制器与发射线圈通过面板上的航空插头接口经电缆连接，接收数据记录系统接收机与多个接收线圈也通过面板上的航空插头接口经电缆连接，数据采集系统接收机的通道数不小于4；至少3个接收线圈间距0.5m呈直角三角形垂直共面排列，组成一组水平向和一组垂直向梯度测量。7.一种城市道路地质缺陷快速探测方法，包括如权利要求7所述的一种城市道路地质缺陷快速探测装置，其特征在于：包括有如下步骤：s1.接收到的电流文件和多通道磁场数据文件整理为矩阵，利用循环互相关子程序计算出每道磁场与电流的循环互相关序列，以及电流的循环自相关序列，将相关序列经快速傅立叶变换fft算法变换为幅度谱，抽取频率相同的磁场电流互功率谱与电流自功率谱相除，可得到各通道磁场经地层的频率响应；s2. 云端数据处理系统完成电流时间序列与各通道磁场数据的循环互相关，辨识出各通道磁场的频率响应，并根据公式计算全区视电阻率，公式为： ；式中， 为频率，r为发射线圈与接收线圈的中心距离，为发射磁矩，i为电流强度，s为发射线圈面积，n为线圈匝数；hy是估计的磁场强度， 为空气的磁导率
，是介质电阻率为的均匀半空间水平磁场响应；的技术公式如下：；式中， ，，为bessel函数；s3.根据步骤s1得到的各通道幅度谱计算hy2与hy1的平向梯度变化量，hy3与hy2的平向梯度变化量，hy3与hy1的水平向梯度变化量，以及hy2与hy4的垂直向梯度变化量；或根据步骤s2得到的各通道全区视电阻率谱计算出hy2与hy1的水平向梯度变化量，hy3与hy的水平向梯度变化量2，hy3与hy1的水平向梯度变化量，以及hy2与hy4的垂直向梯度变化量；s4.将计算结果传回手机客户端实时显示。8.根据权利要求7所述的一种城市道路地质缺陷快速探测方法，其特征在于：发射编码电流包括有3阶、4阶5阶或6阶逆m序列、126位长度的伪随机序列调制产生，用一个25.2mhz恒温晶振分频出12.6 khz、25.2khz、31.5khz、50.4khz或63khz时钟频率激励126位长度的伪随机序列时序输出，产生编码信号周期0.004s，产生电磁场信号频率范围250hz至87.25khz。9.根据权利要求8所述的一种城市道路地质缺陷快速探测方法，其特征在于：所述发射线圈的发射的频带为10hz至100khz；所述接收磁场水平分量hy的传感器为线圈或超导量子磁强计，频带宽度为10hz至150khz。

技术总结
本发明涉及频率域电磁感应法探测地下介质电性分布技术领域，具体为一种城市道路地质缺陷快速探测方法及装置，水平磁偶极子源编码信号电磁发射系统按设定的逆M序列伪随机信号波形将直流电源电流逆变为编码信号通过发射线圈输出，产生编码电磁场，并将发射电流通过电流传感器记录为时间序列，采集磁场水平分量Hy的数据记录系统在程序控制下，将磁场水平分量Hy采样为时间序列，与北斗/GPS定位系统接收的位置信息一同记录为文件并存贮，经云端数据处理系统计算出各通道的频率响应，并计算出各通道的视电阻率，计算水平向和垂直向梯度变化，传回手机端实时显示，本发明可实现城市道路地质缺陷及地下管网病害快速探测，并可应用于地质勘查等其他领域。于地质勘查等其他领域。于地质勘查等其他领域。


技术研发人员：罗维斌 高琼 徐维 何海颦 赵博 赵文青
受保护的技术使用者：兰州资源环境职业技术学院
技术研发日：2022.04.18
技术公布日：2022/7/15