一种用于液体管道检测与定位的壳体及装置的制作方法

本实用新型涉及一种管道检测用零件及装置，尤其涉及的是一种用于液体管道检测与定位的壳体及装置。

背景技术：

自来水管网和石油管网等液体运输管道作为城市管网的重要组成部分，是维系城市与区域经济社会功能的基础性工程设施，对保证城市经济稳定发展和人民生活水平提高具有举足轻重作用。然而，管道泄漏时有发生，不仅带来重大的经济损失，而且污染环境，严重时甚至会危及人民生命安全。然而自来水管网和石油管网等多数置于地下，在城市地下管网的日常运行管理中，需要借助于管道内移动检测器或示踪装置对地下管道进行状态检测。由于这些仪器或装置工作于地下管道内部，且沿着管道移动，地面上的工作人员无法获知其在管道内的具体位置。超声波因其具有良好的穿透性和较小的衰减性，可被用作对管道内部移动器件进行定位测距的介质载体。超声波定位测距的长度与超声波信号产生的功率有关，如何在液体运输管道内产生有效的超声波信号是关键。

专利技术(201621150983.8)设计了一种曲面超声波传感器，该传感器的发射面为向内凹的喇叭形曲面，这种曲面结构的超声波传感器性能良好，声能转换效率高，其主要用于液体的液位测量，一个显著特点是被测液体挥发而凝结到传感器发射面时，凝结的液珠会向传感器发射面外边缘移动并滑落下去，使得发射面凝结的液珠很少，能够保证超声波物位计正常工作。然而，这种传感器并没有进行密封设计，无法应用于液体管道内部。

市面上也有不少应用于水下的超声波传感器或换能器，然而这些传感器或换能器都是通用的、应用于水环境下的超声波器件，并没有针对液体运输管道内检测定位的应用需求进行优化设计。由于工作环境特殊，在液体运输管道内发射超声波不仅要考虑发生效率，还需要考虑管道内压力、器件防水、安装使用便捷等问题，尤为关键的是需适用于液体运输管道检测定位。

申请号为201810085652.8，公开了一种管道状态检测器，为本申请人之前申请的专利，公开了圆球形金属外壳，金属外壳包括相互配合的上壳体和下壳体，所述上壳体利用壳体和壳内圆柱形空间形成声音振动谐振腔，所述声音振动谐振腔周侧圆周分别有四个台阶式结构，所述台阶式结构的上层安装固定主控电路板，所述台阶式结构的下层安装固定采集电路板。

该申请中超声波发生器搭载在电路板上，电路板再固定在壳体上，造成超声波发射角度窄、效率低等缺点。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题：在于提供了一种解决上述背景技术中效率低、超声波发射角度窄等缺点的球形壳体及使用该壳体的装置。

本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的：本实用新型公开一种用于液体管道检测与定位的壳体，所述壳体包括第一壳体、第二壳体，第一壳体与第二壳体密封连接，所述第一壳体内表面设有超声波振子安装部。

超声波振子安装部直接设置在第一壳体内表面，使用时，超声波振子可以通过耦合剂直接与第一壳体连接在一起成为一个整体作为超声波产生源，使用该壳体的装置内的超声波信号发生电路能够驱动“超声波振子”所产生的超声波能量直接传递给壳体并发射出去，极大减少了超声波在传递过程中的能量损耗，具有较好的超声波发射效果，效率高，有利于在管道内进行检测定位；

优选的，所述第一壳体内还设有电路板安装部；第二壳体内设有电池安装部、传感器安装部，所述传感器安装部为内置孔结构。

优选的，所述壳体为铝制的球形结构，第一壳体与第二壳体为等半径的半圆，其中第一壳体的体积大于第二壳体的体积，第一壳体与第二壳体通过密封圈密封连接。不等半径的设置，可以使装置在管道内承受更大的压力，也使装置具有更好的密封性能，也能灵活的调节整个球壳及装置的重心与质心的重合。

优选的，所述第一壳体的开口处设有凹槽结构，第二壳体的开口处设有凸起结构，且凸起结构与凹槽结构上设有螺纹孔，第一壳体与第二壳体通过凸起结构与凹槽结构卡接，凸起结构周向设有安装密封圈的槽口。

优选的，所述电池安装部为矩形槽，并在矩形槽侧面设有用于连接的螺纹孔。

优选的，所述电路板安装部为多个支柱，支柱底部与第一壳体为一体式结构，支柱内部设有螺纹孔。

优选的，所述支柱为至少两层，每层至少两个，对称的设置在第一壳体的内部，每一层的支柱高度相同。多个支柱设置为不同的高度，可以根据需要进行安装，适应性更强。

优选的，超声波振子安装部为平谷结构。

优选的，所述超声波振子安装部为弧形结构，圆弧形结构使得超声波发射具有较大角度范围。

本实用新型还提供一种采用上述所述用于液体管道检测与定位的壳体的检测器，包括壳体、电池、传感器、电路板、超声波振子；第二壳体内还设有传感器安装部；电池固定在壳体内的电池安装部上，传感器固定在壳体内的传感器安装部上，电路板固定在电路板安装部上，超声波振子通过粘合固定在超声波振子安装部上，电池连接传感器、电路板，电路板驱动连接超声波振子。

本实用新型相比现有技术具有以下优点：

(1)本实用新型中的“超声波振子”是一种不带有任何外壳的超声波器件，其通过耦合粘胶剂直接与壳体内的超声波振子安装部粘合在一起成为一个整体作为超声波产生源，使用该壳体的装置内的超声波信号发生电路能够驱动“超声波振子”所产生的超声波能量直接传递给壳体并发射出去，极大减少了超声波在传递过程中的能量损耗，具有较好的超声波发射效果，效率高，有利于在管道内进行检测定位；

(2)整个装置采用铝制球形壳体结构，可以实现装置在管道内随着流动液体进行自由移动，能够更方便地对管道进行检测和定位，而且当所述超声波振子安装部为弧形结构，圆弧形结构使得超声波发射具有较大角度范围，超声波发射角度增宽；

(3)另外，采用第一壳体与第二壳体不对称设计，可以使装置在管道内承受更大的压力，也使装置具有更好的密封性能，也能灵活的调节整个球壳及装置的重心与质心的重合。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的一种用于液体管道检测与定位的第一壳体结构示意图；

图2是图1的剖视图；

图3是本实用新型实施例一的一种用于液体管道检测与定位的第二壳体结构示意图；

图4是图3的剖视图；

图5是本实用新型实施例二的一种用于液体管道检测与定位的第一壳体结构示意图；

图6是图5的剖视图；

图7是检测器的工作示意图。

图中标号：壳体1、第一壳体11、第二壳体12、电路板安装部111、超声波振子安装部112、第一螺纹孔113、电池安装部121、第三螺纹孔1211、配重孔1212、传感器安装部122、第二螺纹孔123、槽口124、超声波振子2、检测器3、超声波信号301、管道302、液体303、超声波接收器304、屏蔽电缆305、信号采集处理模块306。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

实施例一：

如图1-4所示，本实施例本实用新型公开一种用于液体管道检测与定位的壳体，所述壳体1包括第一壳体11、第二壳体12，第一壳体11与第二壳体12密封连接，第一壳体11内设有电路板安装部111、超声波振子安装部112；第二壳体12内设有电池安装部121、传感器安装部122，所述传感器安装部122为内置孔结构。传感器可根据需要安装或不安装，可在内置孔结构内部安装用于测量不同物理量的传感器件，如测量管道内部温度的温度传感器、测量管道泄漏噪声的声音传感器等。

本实用新型采用壳体1上设有超声波振子安装部122，超声波振子通过耦合粘胶剂直接与壳体1内的超声波振子安装部112粘合在一起成为一个整体作为超声波产生源，所产生的超声波能量直接传递给壳体1并发射出去，极大减少了超声波在传递过程中的能量损耗，具有效率高的优点，壳体1为圆形使得超声波发射角度增宽。

如图1、3所示，所述壳体1为铝制的球形结构，采用铝材，具有较强的承压能力，第一壳体11与第二壳体12为等半径的半圆，其中第一壳体11的体积大于第二壳体12的体积，设置为不对称的两个壳体可以实现微调每一部分的重心，从而对整个壳体1重心与质心的把控，最为理想的状态为重心与质心重合；本实施例中，第一壳体11大约占整体球形体积的三分之二，第二壳体12大约占整体球形体积的三分之一，第一壳体11与第二壳体12通过径向o型密封圈密封连接，可以防止管道内的液体进入装置内部，保护内部的电路系统。

所述第一壳体11的开口处设有凹槽结构，凹槽结构的顶面与第一壳体11的顶面重合，内置于第一壳体11内，第二壳体12的开口处设有凸起结构，凸起结构的顶面高于第二壳体12的顶面，外凸于第二壳体12，且凹槽结构与凸起结构上设有对应、用于连接的第一螺纹孔113和第二螺纹孔123，第一壳体11与第二壳体12通过凸起结构与凹槽结构进行卡接，通过第一螺纹孔113和第二螺纹孔123采用螺栓或螺钉连接，凸起结构周向设有安装密封圈的槽口124，用于整个壳体的密封。

所述电池安装部121为矩形槽，可由电池装入电池仓后安装在矩形槽内，并在矩形槽侧面设有用于固定电池仓的两个或更多第三螺纹孔1211，图中为两处，两处螺纹孔处分别旋拧上带螺帽的螺柱，可以在两根螺柱上套上橡胶圈，对电池仓内电池进行固定，以防止电池在装置运动过程中从电池仓中脱落出来；且在矩形槽附近设有配重孔1212，通过在配重孔1211中填入不同材料、体积不等的配重物，可以对装配后的整体球形装置进行质量和密度的微调，以满足在不同液体运输管道中移动检测条件。

所述电路板安装部111为多个支柱1111，支柱1111底部与第一壳体11为一体式结构，支柱1111内部设有螺纹孔，孔径为2毫米。所述支柱1111为至少两层，每层至少两个，对称的设置在第一壳体11的内部，每一层的支柱1111高度相同，设计了高、低两层安装电路板的螺纹孔支柱1111，这样可以提高选择和安装电路板的灵活度。

超声波振子安装部112为平谷结构，其中平谷结构可以是与第一壳体11一体成型的平面设计，也可以是焊接在底部的分体式结构，但保证超声波振子安装部112的被粘接处为平面设计即可，超声波振子通过强力粘合剂与第一壳体11平谷区域进行紧密结合，使用第一壳体11与超声波振子成为一体形成完整的超声波换能器。其中，平谷区域的厚度即平谷表面到球壳底端的最大距离以及平谷区域面积会影响整体超声波换能器的工作频率，可根据实际需求，调整平谷区域面积与厚度。

实施例二:

如图5-6所示，本实施例与实施例一的区别在于：超声波振子安装部112不同，本实施例中，所述超声波振子安装部112为弧形结构，弧形结构与第一壳体11弧度一致，其对应的超声波振子也是圆弧形超声波振子。

圆弧形超声波振子通过聚氨酯粘合剂与第一壳体11进行紧密结合，因圆弧形超声波振子与第一壳体11弧度一致，使第一壳体11与超声波振子成为一体，构成完整的超声波换能器。粘贴圆弧形超声波振子的第一壳体11区域厚度会影响整体超声波换能器的工作频率，根据实际需求，调整两者结合区域厚度。

本实用新型还提供一种采用上述所述用于液体管道检测与定位的壳体的检测器3，包括壳体1、电池、传感器、电路板、超声波振子2；所述壳体1包括第一壳体11、第二壳体12，第一壳体11与第二壳体12密封连接，第一壳体11内设有电路板安装部111、超声波振子安装部112；第二壳体12内设有电池安装部121、传感器安装部122；电池固定在壳体内的电池安装部121上，传感器固定在壳体内的传感器安装部122上，电路板固定在电路板安装部111上，超声波振子通过粘合固定在超声波振子安装部112上，电池连接传感器、电路板，电路板驱动连接超声波振子。

如图7所示，该检测器3的工作过程：通过内部驱动电路板对超声波换能器(超声波换能器为超声波振子2通过粘合剂与壳体1粘接在一起形成)提供驱动电压，以产生超声波信号301。所产生的超声波信号301沿着管道302内在液体303中传播。超声波接收器304，其工作频率须与所述超声波换能器工作频率一致。超声波接收器304通过耦合剂紧贴在液体运输管道302表面，并对超声波信号301进行捕捉。超声波接收器304通过屏蔽电缆305与信号采集处理模块306连接。检测器3在放入管道302之前需要与信号采集处理模块306进行时间同步操作，信号采集处理模块306接收到超声波信号301后，根据接收的时间与超声波在管道302内液体303中传播速度，计算出检测器3在管道302中的位置。

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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。