[发明专利]基于反射型超声波传感器的地下管道探测装置及方法

说明书

技术领域                         

本发明涉及一种地下塑料管道的探测装置及探测方法，尤其是指一种基于反射型超声波传感器阵列的地下塑料管道的探测装置及探测方法。

背景技术

地下管道、电缆在当今城市基本建设中得到了极其广泛的应用，在国家的经济发展和人民的生产生活中占有极其重要位置。对地下管道、电缆的分布探测是检测和保护其安全运行的重要手段。地下管道分布探测技术的成功开发将起到确保地下管道、电缆安全运营，方便地下管道、电缆的验收与检修，同时能避免对地下管道、电缆的不必要破坏，大大减少因频繁修建所引起的损失，防止施工过程中对地下管道、电缆的损害，大大节约了城市建设的资金和时间。

在现有技术中，地下塑料管道探测方法主要有甚低频电磁法和红外线辐射法。其中，甚低频电磁法利用长波电台，发射低频电磁波作场源，电磁波在传播过程中将管线及其周围介质极化，利用管线与周围介质在物性上的差异引起的阻抗差异来实现探测；但是此方法成本较高，易受外界干扰，操作复杂，探测精度相对不高。而红外线辐射法主要利用同一大气条件下、同一时刻地下不同介质特性的差异，由测得的温度差异来确定管线的分布，此法对探测深度有具体要求，探测时间较长，工作量大，成本同样很高。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于反射型超声波传感器的地下管道探测装置及方法，能够在不开挖覆土、不影响地下管道正常使用的情况下，通过直接检测位于管道地表上方的反射型超声波传感器感应电压值的变化，即可方便准确的检测地下塑料管道的分布走向，并且无需温度补偿、适用地表范围可调、操作方便，探测精度高。

为实现上述目的，本发明提供一种基于反射型超声波传感器的地下管道探测装置，其具体包含：反射型超声波传感器阵列，与所述反射型超声波传感器阵列通过电路连接的信号调理电路，与所述信号调理电路通过电路连接的数字信号处理器，以及分别与所述数字信号处理器通过电路连接的LED显示电路和拨码开关控制电路。

所述反射型超声波传感器阵列包含若干传感器组件，每个传感器组件包含长条形拉伸杆，以及分别设置在所述长条形拉伸杆两端的反射型超声波传感器。

每个所述的传感器组件以各自长条形拉伸杆的中心点为圆心叠加点均匀分布设置，即全部反射性超声波传感器在同一平面内共圆。

每个所述的反射性超声波传感器的输出端经过信号调理电路与数字信号处理器的输入端相连接，所述信号调理电路将每个反射性超声波传感器接收到的感应电压值，通过数据线导入数字信号处理器进行分析处理。

所述的反射性超声波传感器采用压电晶体式材料制成，其工作电压为直流电10～30V，波束角为3°～10°。

本发明还提供一种基于反射型超声波传感器的地下管道探测方法，具体包含以下步骤：

步骤1、在确定地下探测区域的范围之后，将所述的反射型超声波传感器阵列水平放置，并且将每个传感器组件的长条形拉伸杆拉伸到相同长度；

步骤2、打开拨码开关控制电路5的激励开关，激励信号经由DSP 3依次向每个反射性超声波传感器12的激励端供电，并激励反射性超声波传感器12发射超声波，超声波在地下传播过程中遇到塑料管道会发生反射，每个反射性超声波传感器12将接收到反射波信号而产生相应的感应电压值；

步骤3、所述每个反射性超声波传感器12将接收到的感应电压值通过信号调理电路2传输至DSP 3内；

步骤4、DSP 3对接收到的全部反射性超声波传感器12所采集的感应电压值进行比较分析，找出感应电压值最大且大小最接近的两个反射性超声波传感器12，即可确定探测区域内的地下塑料管道的走向与这两个反射性超声波传感器12的连线方向近似平行，并且DSP 3将结果传输至LED显示电路4显示；

步骤5、统一调整并变动每个传感器组件的长条形拉伸杆的长度；重复操作上述步骤1～步骤4，如果所测得的结果与前次结果相同，则可更加精确确定地下塑料管道的走向及分布情况。

综上所述，本发明所提供的基于反射型超声波传感器的地下塑料管道探测装置及探测方法，能够在不开挖覆土、不影响地下管道正常使用的情况下，通过直接检测位于管道地表上方的反射型超声波传感器感应电压值的变化，即可方便准确的检测地下塑料管道的分布走向，并且无需温度补偿、适用地表范围可调、操作方便，探测精度高。

附图说明

图1为本发明中的反射型超声波传感器阵列的结构示意图；