基于超聲傳感器的地下非金屬管道分布探測裝置及方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開一種基于超聲傳感器的地下非金屬管道分布探測裝置，該探測裝置包含：拉伸桿；超聲傳感器，其懸掛固定于上述拉伸桿一端邊緣的下方，該超聲傳感器發(fā)射超聲波探測地下非金屬管道，并接收地下非金屬管道的反射波；步進(jìn)電機(jī)，通過其轉(zhuǎn)軸連接拉伸桿的另一端，步進(jìn)電機(jī)通過拉伸桿帶動(dòng)超聲傳感器平行于地表平面的圓周步進(jìn)平移；以及，分別與步進(jìn)電機(jī)和超聲傳感器電路連接的控制電路。本發(fā)明專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)在不開挖覆土、真正無接觸、不影響正常使用的情況下，方便快速地確定地下非金屬管道分布走向，具有實(shí)用、方便、易操作的特點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及ー種屬于無損檢測
，具體涉及ー種超聲傳感器的地下非金屬管道分布探測裝置及方法。
技術(shù)介紹
非金屬管道在當(dāng)今城市基本建設(shè)中得到了極其廣泛的應(yīng)用，在國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民的生產(chǎn)生活中占有極其重要位置。非金屬管道的分布探測是檢測和保護(hù)其安全運(yùn)行的重要手段。非金屬管道分布探測技術(shù)的成功開發(fā)將起到確保非金屬管道安全運(yùn)營，方便非金屬管道的驗(yàn)收與檢修，同時(shí)能避免對非金屬管道的不必要破壞，大大減少因頻繁大修所引起的損失，防止施工過程中對非金屬管道的損害，大大節(jié)約了城市建設(shè)的資金和時(shí)間。現(xiàn)有的地下非金屬管道探測技術(shù)有探底雷達(dá)、非金屬管線探測儀、標(biāo)志法。其中 探底雷達(dá)技術(shù)受管道周圍地址條件限制，干擾信號(hào)較多；非金屬管線探測儀只適用于地下供水、排水、燃?xì)獾刃】趶椒墙饘俟艿溃⑶倚枰芫€在地表有暴露點(diǎn)；標(biāo)志法則需要管道在鋪設(shè)時(shí)在地下埋有相應(yīng)的標(biāo)記或者特質(zhì)導(dǎo)線，如果沒有標(biāo)記或者特質(zhì)導(dǎo)線則無法探測。以上方法皆存在很大的局限性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供了一種基于超聲傳感器的地下非金屬管道分布探測裝置及方法，可以在不開挖覆土、真正無接觸、不影響正常使用的情況下，通過直接檢測位于管道地表上方的傳感器接受到的反射波信號(hào)變化即可方便準(zhǔn)確的檢測地下管道的分布走向。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供一種基于超聲傳感器的地下非金屬管道分布探測裝置，其特點(diǎn)是，該探測裝置包含 拉伸桿； 超聲傳感器，其懸掛固定于上述拉伸桿一端邊緣的下方，該超聲傳感器發(fā)射超聲波探測地下非金屬管道，并接收地下非金屬管道的反射波； 步進(jìn)電機(jī)，通過其轉(zhuǎn)軸連接拉伸桿的另一端，步進(jìn)電機(jī)通過拉伸桿帶動(dòng)超聲傳感器平行于地表平面的圓周步進(jìn)平移；以及， 分別與上述步進(jìn)電機(jī)和超聲傳感器電路連接的控制電路。上述的控制電路包含 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，其輸出驅(qū)動(dòng)脈沖驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)； 發(fā)射波激勵(lì)電路，其輸出激勵(lì)脈沖驅(qū)動(dòng)超聲傳感器發(fā)射超聲波； 反射波調(diào)理電路，超聲傳感器接收反射波輸出至反射波調(diào)理電路，反射波調(diào)理電路對該反射波信號(hào)進(jìn)行調(diào)理；以及， 雙向連接的上位機(jī)和數(shù)據(jù)采集模塊，上位機(jī)通過數(shù)據(jù)采集模塊分別驅(qū)動(dòng)上述發(fā)射波激勵(lì)電路和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路；數(shù)據(jù)采集模塊掃描采樣反射波調(diào)理電路調(diào)理后的反射波信號(hào)導(dǎo)入上位機(jī)，上位機(jī)選取部分時(shí)間段的反射波信號(hào)進(jìn)行分析處理。上述的步進(jìn)電機(jī)的步距角Θ彡1.8°。上述的步進(jìn)電機(jī)高于地表平面懸掛固定設(shè)置。上述的拉伸桿可沿其軸向拉伸，該拉伸桿長度r為25至100厘米。上述的超聲傳感器采用壓電式單晶片、收發(fā)一體超聲傳感器，其盲區(qū)d ( 35cm，發(fā)射角為0°。上述的數(shù)據(jù)采集模塊包含 模擬輸出模塊，其輸出激勵(lì)脈沖至超聲傳感器，并輸出驅(qū)動(dòng)脈沖至步進(jìn)電機(jī)； 模擬輸入模塊，接收超聲傳感器輸出的反射波信號(hào)。一種基于超聲傳感器的地下非金屬管道分布探測方法，其適用于任意ー項(xiàng)上述的 基于超聲傳感器的地下非金屬管道分布探測裝置；其特點(diǎn)是，該方法包含以下步驟 步驟I、探測裝置從無管道區(qū)域開始采集反射波信號(hào)的波形； 步驟1.1、選取下方無管道的區(qū)域標(biāo)記圓心位置0，將步進(jìn)電機(jī)固定于圓心位置O的上方，設(shè)置拉伸桿的初始長度，確保超聲傳感器掃描范圍內(nèi)無雜物； 步驟I. 2、上位機(jī)控制探測裝置工作，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)超聲傳感器順時(shí)針或逆時(shí)針平移一周，同時(shí)發(fā)射波激勵(lì)電路激勵(lì)超聲傳感器發(fā)射超聲波進(jìn)行掃描；步驟I. 3、超聲傳感器接收反射波信號(hào)傳輸至反射波調(diào)理電路進(jìn)行調(diào)理； 步驟I. 4、反射波調(diào)理電路將調(diào)理后的反射波信號(hào)傳輸至上位機(jī)進(jìn)行處理分析； 步驟I. 5、上位機(jī)將處理分析后的反射波信號(hào)的數(shù)據(jù)通過波形顯示輸出； 步驟2、探測裝置増大探測范圍，直至反射波信號(hào)的波形中出現(xiàn)兩處突起； 步驟2. I、增大拉伸桿的長度，擴(kuò)大探測范圍，并確保超聲傳感器掃描范圍內(nèi)無雜物；拉伸桿長度的增大量小于等于超聲傳感器探測半徑的兩倍； 步驟2. 2、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)超聲傳感器順時(shí)針或逆時(shí)針平移一周，同時(shí)發(fā)射波激勵(lì)電路激勵(lì)超聲傳感器發(fā)射超聲波進(jìn)行掃描； 步驟2. 3、超聲傳感器接收反射波信號(hào)傳輸至反射波調(diào)理電路進(jìn)行調(diào)理； 步驟2. 4、反射波調(diào)理電路將調(diào)理后的反射波信號(hào)傳輸至上位機(jī)進(jìn)行處理分析； 步驟2. 5、上位機(jī)將分析處理后的反射波信號(hào)數(shù)據(jù)與步驟I中所得的反射波信號(hào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，并以通過波形顯示輸出分析處理后的反射波信號(hào)數(shù)據(jù)； 步驟2. 5、上位機(jī)判斷反射波信號(hào)的波形中是否出現(xiàn)兩處突起，若是，則跳轉(zhuǎn)到步驟3，若否，則跳轉(zhuǎn)到步驟2. I ； 步驟3、上位機(jī)設(shè)步進(jìn)電機(jī)在地表的垂直投射點(diǎn)定為圓心0，記錄反射波信號(hào)的波形中出現(xiàn)兩處突起分別與超聲傳感器的掃描起始點(diǎn)之間的圓心角α和β ; 步驟4、上位機(jī)以超聲傳感器在地表的垂直投射點(diǎn)A與圓心O的連線OA為圓心角α和β的一條邊，順時(shí)針或逆時(shí)針量取圓心角α和β，取得圓心角α和β的另一條邊分別為OB和0C，該直線OB與直線OC分別與以O(shè)為圓心、OA為半徑的圓周相交于點(diǎn)B和點(diǎn)C，該BC連線即為檢測所得管道的走向，且該管道位于直線BC的正下方。本專利技術(shù)基于超聲傳感器的地下非金屬管道分布探測裝置及方法和現(xiàn)有技術(shù)的非金屬管道分布探測方法相比，其優(yōu)點(diǎn)在于，本專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)了在不開挖覆土、真正無接觸、不影響正常使用的情況下，方便快速地確定地下非金屬管道分布走向，相對現(xiàn)有技術(shù)而言，這ー技術(shù)更實(shí)用、更方便、更易操作，是最具可行性的地下非金屬管道無損探測工具之一。附圖說明圖I為本專利技術(shù)基于超聲傳感器的地下非金屬管道分布探測裝置的結(jié)構(gòu)示意 圖2為本專利技術(shù)基于超聲傳感器的地下非金屬管道分布探測裝置的探測方法的工作時(shí)序 圖3為本專利技術(shù)基于超聲傳感器的地下非金屬管道分布探測裝置的探測方法的結(jié)果測量圖。具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，進(jìn)ー步說明本專利技術(shù)的具體實(shí)施例。如圖I所示，本專利技術(shù)公開ー種基于超聲傳感器的地下非金屬管道分布探測裝置，用于測量地下非金屬管道的走向情況。該探測裝置包含可伸縮的拉伸桿2、分別設(shè)置于拉伸桿2兩端的步進(jìn)電機(jī)I和超聲傳感器3，以及分別與步進(jìn)電機(jī)I和超聲傳感器3電路連接的控制電路。超聲傳感器3懸掛固定于拉伸桿2 —端邊緣的下方,該超聲傳感器3用于發(fā)射超聲波探測地下非金屬管道，并探測接收地下非金屬管道的反射波。本實(shí)施例中，超聲傳感器3米用壓電式單晶片、收發(fā)一體超聲傳感器，其盲區(qū)d ^ 35cm,發(fā)射角為0°。步進(jìn)電機(jī)I懸掛固定與高于地表平面一定距離處設(shè)置。該步進(jìn)電機(jī)I通過其轉(zhuǎn)軸連接拉伸桿2的另一端，步進(jìn)電機(jī)I的轉(zhuǎn)軸垂直于底面，并通過其轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)拉伸桿2旋轉(zhuǎn)，步進(jìn)電機(jī)I通過拉伸桿2帶動(dòng)超聲傳感器3平行于地表平面的作圓周步進(jìn)平移。步進(jìn)電機(jī)I的步距角Θ彡1.8°。拉伸桿2可沿其軸向拉伸，該拉伸桿2長度r為25至100厘米。控制電路包含上位機(jī)8，與上位機(jī)8雙向電路連接的數(shù)據(jù)采集模塊7，電路連接數(shù)據(jù)采集模塊7輸出端的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路6和發(fā)射波激勵(lì)電路4，以及電路連接數(shù)據(jù)采集模塊7輸入端的反射波調(diào)理電路5，其中步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路6的輸出端電路連接步進(jìn)電機(jī)I的輸入端，發(fā)射波激勵(lì)電路4的輸出端電路連接超聲傳感器3的輸入端，反射波調(diào)理電路5的輸入端電路連接超聲傳感器3的輸出端。數(shù)據(jù)采集模塊7包含模擬輸出模塊71和模擬輸入模塊72，模擬輸出模塊71為D本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于超聲傳感器的地下非金屬管道分布探測裝置，其特征在于，該探測裝置包含：拉伸桿（2）；超聲傳感器（3），其懸掛固定于所述拉伸桿（2）一端邊緣的下方，該超聲傳感器（3）發(fā)射超聲波探測地下非金屬管道，并接收地下非金屬管道的反射波；步進(jìn)電機(jī)（1），通過其轉(zhuǎn)軸連接拉伸桿（2）的另一端，步進(jìn)電機(jī)（1）通過拉伸桿（2）帶動(dòng)超聲傳感器（3）平行于地表平面的圓周步進(jìn)平移；以及，分別與所述步進(jìn)電機(jī)（1）和超聲傳感器（3）電路連接的控制電路。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：尹武良，陳麗婷，
申請(專利權(quán))人：上海海事大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：