一种压力管道声学主动探测装置的制作方法

本实用新型涉及管道探测装置技术领域，特别是指一种压力管道声学主动探测装置。

背景技术：

现有技术中对地下管道的定位探测分为金属管道和非金属管道，金属管道可采用无线耦合技术进行检测，非金属管道只能采用地质雷达探测技术，国外也有开始采用声学检测的技术出现。

无线耦合技术具有信号激励可定制，抗干扰能力强，定位准确，并可准确测深及管道走向，具有相比非金属管道无法比拟的优越性，但随着新兴管道的发展，金属管道逐渐被非金属管道代替，无论在供水还是供气，输油等应用上都是如此，因此对于非金属管道的探测越来越成为影响民生的事情。

地质雷达是采用不同密度及材质的物质对无线电波的不同的反射及吸收特性来测绘管网的。现实工作中，地质情况的复杂性及管网的复杂性等都会严重影响地质雷达的工作效果，并且对于雷达检测结果的判读同样需要具有相当理论及实践经验的技术人员，这些都极大地限制了地质雷达技术的最佳应用。因此开发简单，准确，效率高的非金属管线探测技术便成为近年来世界范围的热点。

对于声学原理检测非金属管网，并不是新鲜事物，但各家的原理又不尽相同，有采用声发射回声定位的，也有采用完全被动式检测的，还有采用主动添加噪声进行定位的。相比而言主动添加噪声具有信噪比高，定位准确，定位距离远，效率高等特点，但其需要与被测介质的直接连接。完全被动式的则易受环境干扰，信噪比低，可信度低，效率低下。声发射反射式从技术上讲要比完全被动式的好些，但仍然存在可信度低的问题。因此我们着重讨论主动添加噪声的方式。

现有地下管网除了电力电缆，光缆以及排水管网等，其他大部分都是压力管网，包括自来水管网，燃气管网，石油管网，供热管网等。还有少量其他特种介质管网。因此开发出适用于压力管网探测的技术能够解决大部分地下管网的检测任务。

比较几种管网探测技术，主动噪声探测方式是比较有优势的一种方式，国外已经开发出燃气管网声波主动检测产品，得到了燃气管网的广泛应用。在应用中仍然有些不足，由于其噪声激励采用的机械振动源，所以振动频率单一，而现场管网情况复杂，不同管材，管径，不同的介质及管内压力等造成管道的共振频率不同，地质环境更加多变，由此，环境干扰的特征不一，很容易造成激励信号的干扰，致使探测精度和探测距离的损失，降低了探测效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种压力管道声学主动探测装置，

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下的技术方案：一种压力管道声学主动探测装置，包括发射机、音频器、接收机，所述发射机为一内置锂电池的主机箱，主机箱内设有操作面板；

所述音频器通过电缆线连接在发射机上，调节操作面板上旋钮使音频器发出不同功率、不同频率、不同波形的声音信号；

所述音频器包括压电陶瓷振荡片、共振室、耐压弹片；

由发射机输出的功率驱动音频信号施加在压电陶瓷振荡片上，产生相应的音频振荡，该音频振荡传入共振室，并通过耐压弹片将音频导入被测介质中，带动被测管道内被测介质震动，震动声音沿着被测管道传播；

所述接收机包括拾音器、信号接收分析仪、与信号接收分析仪连接的耳机，所述拾音器通过电缆线与信号接收分析仪连接；

所述拾音器包括三爪探头、声音接收器、信号放大器、滤波器；

所述拾音器通过声音接收器拾取噪声，经过信号放大器、滤波器处理后将声音传递给信号接收分析仪。

其中，所述音频器通过螺纹接口紧密安装在被测管道上。

其中，所述信号接收分析仪包括噪音强度图形显示、信号强度显示、音量灵敏度设置、清零设置。

其中，所述操作面板上设有充电插座、电量显示屏、波形调节钮、功率调节钮、频率调节钮、信号输出端。

其中，所述音频器通过电缆线与信号输出端连接。

其中，所述发射机发射的声音信号的波形为正弦波、方波、三角波。

本实用新型的有益效果在于：采用音频激励的方式，即使用音频激励来作为主动噪声源，这样我们可以预设多种频率的激励，并根据现场的情况选择最佳的激励形式，在利用人工巡线时，甚至可以加入音乐源激励，更加方便辨别主动噪声和环境噪声的区别。

能够更好的探测压力管网，包括液体压力管网和气体压力管网，既可检测非金属管网，也可以检测金属管网，该方法具有操作简单，探测精度高，抗干扰能力强，效率高等特点，能够与现有探测技术形成很好的互补。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对-实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的音频器结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1～2所示的一种压力管道声学主动探测装置，包括发射机1、音频器2、接收机，所述发射机1为一内置锂电池的主机箱，主机箱内设有操作面板6。

所述音频器2通过电缆线连接在发射机1上，调节操作面板6上旋钮使音频器2发出不同功率、不同频率、不同波形的声音信号；所述音频器2包括压电陶瓷振荡片21、共振室22、耐压弹片23。

所述接收机包括拾音器3、信号接收分析仪4、与信号接收分析仪4连接的耳机5，所述拾音器3通过电缆线与信号接收分析仪4连接；所述拾音器3包括三爪探头、声音接收器、信号放大器、滤波器。三爪探头是拾音器的震动接收装置，直接放置于地面上，起一个传递震动的作用。

将音频器2通过螺纹接口紧密安装在被测管道8上，调节控制面板6上的波形调节钮、功率调节钮、频率调节钮，由发射机1输出的功率驱动音频信号施加在压电陶瓷振荡片21上，产生相应的音频振荡，该音频振荡传入共振室22，并通过耐压弹片23将音频导入被测介质7中，带动被测管道8内被测介质7震动，震动声音沿着被测管道8传播，导入被测介质7的音频振荡带动被测介质7振动，并沿着管路传输，在传输的过程中随距离逐渐衰减。

拾音器3放置在被测管道8周围的地面上，拾音器3通过声音接收器拾取噪声，经过信号放大器、滤波器处理后将声音传递给信号接收分析仪4。

所述信号接收分析仪4包括噪音强度图形显示、信号强度显示、音量灵敏度设置、清零设置。通过显示的音频数据来判断信号大小。

所述操作面板6上设有充电插座、电量显示屏、波形调节钮、功率调节钮、频率调节钮、信号输出端。

所述发射机1发射的声音信号的发射功率为5W、10W、30W、50W，发射频率为100HZ、200HZ、400HZ、700HZ、1KHZ、2KHZ，波形为正弦波、方波或三角波。

由发射机1输出的功率驱动音频信号施加在图2中压电陶瓷振荡片21上，并产生相应的音频振荡。该音频振荡传入图2中的共振室22，并通过图2中的耐压弹片23将音频导入被测介质7中。由于被测介质7有可能是高压易燃气体或液体，因此要求该部分设计符合防爆及耐压密封等要求。

沿着被测管道8走向，用拾音器3进行噪声拾取，并对拾取的噪声强度进行量化分析，在某一点，切向管道走向的几个检测点的强度对比会发现，越靠近管道正上方，信号强度越大。由于我们采用音频信号激励，因此对拾取的噪声进行回放，会得到和激励音源相同的内容，并依此可以直观判断查找管路的正确性。

接收机上各接收频率与发射机1的发射频率一一对应，可通过观察屏幕上检测到的音频数据，及拾音器3内听到的声音大小，确认信号最大的地方即为管道正上方。

对于管道位置的判别，则主要根据接收到的激励噪声的强度分布，在预查找点，延管线走向切线方向按照等间距取5点，每点采集噪声信号，并统计分析激励噪声和环境噪声的信噪比，5点中信噪比最高的为最接近管道的点，并且信噪比应当遵守正态分布，如果信噪比都很小，则可能管道不在预判范围，或者激励噪声无法传到到此处，需要改变查找点或者改变激励噪声。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。