[发明专利]一种基于DSP的声学地下管道定位方法

说明书

本发明公开了一种基于DSP的声学地下管道定位方法，属于工业自动化和测试及测量的技术领域。基于地下PE管道探测中声学定位技术的原理，以DSP‑F28335开发板的DA模块和AD模块作为主控芯片，设计并实现了一套声学定位测试系统。利用互补格雷序列作为发射序列，接收端对采集到微弱的回波声信号进行实时处理，根据回波时延便可计算出目标点的位置。本发明的方法可准确定位到地下管线的位置，同时为地下PE管道定位仪进一步的开发奠定了基础。

技术领域

本发明涉及工业自动化和测试及测量的技术领域，具体指代一种基于DSP的声学地下管道定位方法。

背景技术

地下管道是一个城市的重要组成部分和基础设施，时刻为人们的正常生产生活提供保障。在城市现代化不断发展的今天，地下管道的数量和种类都在不断的增加。PE管道具有施工方便、耐腐蚀、抗冲击等优点，因此在管道工程中应用越来越广，但其不导电、不导磁造成定位难度大，增加了第三方施工损害管道的可能性。据报道统计，深圳2013年上半年发生11起燃气管道第三方破坏事故，造成将近100万元的经济损失。类似这种在施工过程中管道被破坏的报道还有很多。管道的泄漏不仅给人民的生命带来威胁，施工方的财产造成损失，同时也污染了人民的生活环境。因此，对地下PE管道的准确定位的研究有着重要意义。

目前，声学定位技术应用于埋地管道定位探测属于一种新型技术，该技术主要是利用声波在介质中的传播特性探测和定位目标，声学定位技术原理如下：

通常，声压波可表示为时间与位置的关系，见式(1)：

式中：p—声压，P_a

x—声波发射点位置，m

ρ₀—介质平均密度，kg/m³

μ—压缩系数

t—时间，s

一般声压p表现形式为连续平面波，可分解成式(2)的形式:

p(x,t)＝P_αcos(2πft+kd) (2)

式中P_α—平面波振幅,m

f—频率,H_z

k—波数

d—波的传播距离，m

c—声波的传播速度，m/s

在进行管道声学定位探测时，发射器发射一束短声波脉冲到地面，从任何不连续或带有不匹配声波阻抗的界面反射回声波，接收器接收到地表表面波和管道反射波。一般情况下，增大声波频率能提高其辨识小管道和附近管道的能力，但是随着频率的增加，土壤的衰减能力也增大。对不同埋深的管道，基于土壤衰减特性应设置最大使用频率，根据土壤类型、湿度和夯实情况的不同，其衰减值的范围为0.1～0.9d B/(k Hz·cm)，衰减系数取决于地面条件。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于DSP的声学地下管道定位方法，以解决现有的城市发展中管线定位需求高，但目前大量使用的PE管道定位难度大这样一对矛盾的问题。

为达到上述目的，本发明的一种基于DSP的声学地下管道定位方法，包括步骤如下：

DA模块产生信号，通过功率放大器将信号放大后由发射声音传感器发出；接收端采用接收声音传感器接收回波信号，在AD模块处理接收到的回波信号前，通过运算放大器将双极性的回波信号变换至0-3V范围内，其中，DA模块、AD模块采样率设为一致；采用DSP开发板中高速的浮点运算使采集到的回波信号数据进行实时处理，上层通过CCS软件控制二者同步工作；