一种地下管道泄漏激光探测装置的制作方法

本实用新型属于地下管道泄漏检测技术，特别是一种地下管道泄漏激光探测装置。

技术背景

随着城市建设规模的不断扩大，城市地下管网的铺设越来越密集与复杂化。但随着时间的推移，管道老化、地形变化以及工程施工等因素，造成地下管道受损、破坏以及泄漏等事件时有发生。由于城市管网大部分深埋于地下，对受损以及泄漏管道的探测与定位历来都是一大难题。

传统的探测方法是通过一根较长的钢制探针，插入到有可能出现管道泄漏的区域附近，在探针的上端固定一个橡胶耳套，工作人员将耳朵套进耳套，通过倾听探针传导泄漏管道发出的声音判断管网的泄漏点。

随着技术的进步，在人工利用耳朵判断管道泄漏的基础上，出现了一种电子式的地下管网探测仪器。该仪器只是将橡胶耳套变换成为拾音器，对拾音器采集到的声音进行放大处理并输出。由于受拾音器灵敏度的限制，该仪器的探测效果也不理想，加之体积和重量都较大，对操作和使用都带来不便。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对目前地下管道泄漏探测技术的不足，提出一种探测灵敏度高、定位准确、便于使用和操作，具有体积小、重量轻的地下管道泄漏激光探测装置。

本实用新型的目的是这样实现的，一种地下管道泄漏激光探测装置，其特征是：至少包括：光源、探针、光电转换器和处理单元，所述的探针包括一个光反射面和一个振动传感头；光反射面和一个振动传感头构成垂直结构，光源输出光通过光反射面与光电转换器的接收面光连接；光电转换器的输出端与处理单元电连接。

所述的光源为半导体激光器或led，光源与所述的光反射面之间有第一光学透镜，通过第一光学透镜将半导体激光器或led的输出光聚集在光反射面上。

所述的光电转换器为光电二极管或光电三极管，光电转换器与所述的光反射面之间有第二光学透镜，通过第二光学透镜将光反射面的反射光聚集在光电转换器。

所述的光源、光电转换器和处理单元固定在壳体内，壳体与光反射面形成光学密封。

所述的壳体光学密封是通过透光玻璃形成光密封，透光玻璃与光反射面之间有距离调节圈，通过调节距离调节圈的厚度调节实现第一光学透镜和第二光学透镜到光反射面之间的距离。

所述的第一光学透镜和第二光学透镜焦点在同一个点上，焦点在光反射面上。

所述的第一光学透镜和第二光学透镜与光反射面之间有导光光纤或有自聚焦透镜。

所述第一光学透镜或/第二光学透镜的光轴上有透光反光镜，透光反光镜使第一光学透镜和第二光学透镜在光反射面上处于同一焦平面上。

所述的第一光学透镜或/和第二光学透镜的光轴上有透光反光镜和反光镜，通过透光反光镜和反光镜实现第一光学透镜和第二光学透镜在光反射面上处于同一焦平面上。

所述的处理单元是带a/d接口的单片机，处理单元还包括连接在i/o口上的一个通信模块，通信模块是音频输出或射频信号或wifi单元；所述的音频输出可以是扬声器或耳机，也可以是经过a/d转换后的数字信息。

本实用新型的工作原理是：振动传感头用于在泄漏检测源与光反射面之间传输泄漏振动信息，泄漏检测源的泄漏信息通过振动传感头传输到光反射面，光源输出的光也照射到光反射面上，并形成可以反映泄漏信息的光信息。光反射面与光电转换器的接收面连接，接收面接收到光信息后，对光信息进行光电转换处理，实现对泄漏信息的检测。

由于光学检测具有灵敏度高、抗干扰性好的特点，光学检测得到的信号，通过信号处理后，可以得到泄漏检测源的泄漏信息。

附图说明

下面结合实施例附图对本实用新型作进一步说明：

图1本实用新型实施例探测装置组成原理示意图；

图2本实用新型实施例1结构原理示意图；

图3本实用新型实施例2结构原理示意图；

图4本实用新型实施例3结构原理示意图；

图5本实用新型实施例4结构原理示意图；

图6本实用新型实施例探针结构原理示意图；

图7是实用新型土壤地面探测示意图。

图中，1、光源；2、第一光学透镜；3、光源控制器；4、光电转换器，5、第二光学透镜；6、透光反光镜；7、反光镜；8、处理单元；9、通信模块；10、电池；11、壳体；12、距离调节圈；13、探针；14、光反射面；15、振动传感头。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2、图6所示，一种地下管道泄漏激光探测装置，其特征是：至少包括：光源1、探针13、光电转换器4和处理单元8，所述的探针13包括一个光反射面14和一个振动传感头15；光反射面14和振动传感头15构成垂直结构，光源1输出光通过光源控制器3控制，光源1输出光经光反射面14与光电转换器4的接收面光连接3、光源控制器；光电转换器4的输出端与处理单元8电连接；所述的光源1为半导体激光器或led，光源1与所述的光反射面14之间有第一光学透镜2，通过第一光学透镜2将半导体激光器或led的输出光聚集在光反射面14上。光电转换器4与所述的光反射面14之间有第二光学透镜5，通过第二光学透镜5将光反射面的反射光聚集在光电转换器4，第一光学透镜2和第二光学透镜5焦点在同一个点上，焦点在光反射面14上，所述的光源1、光电转换器4和处理单元8固定在壳体11内，壳体11与光反射面形成光学密封。

其中所述的半导体激光器1其输出波长是可见光或红外光；所述的第一光学透镜2通过整形与准直输出。所述的第一光学透镜2和第二光学透镜5可以是单片透镜或多片透镜的组合方式。

在光反射面14上有距离调节圈12，距离调节圈12其形状既可以是立方体，也可以是圆柱体，材料为硬铝合金或不锈钢等金属；所述的距离调节圈12其调节方式可以是套筒式或丝扣旋转式调节；所述的距离调节圈12的距离调节范围为30mm至70mm。

实施例2

如图1、图3、图6所示，一种地下管道泄漏激光探测装置，其特征是：至少包括：光源1、探针13、光电转换器4和处理单元8，所述的探针13包括一个光反射面14和一个振动传感头15；光反射面14和振动传感头15构成垂直结构，光源1输出光通过光源控制器3控制，光源1输出光经光反射面14与光电转换器4的接收面光连接3、光源控制器；光电转换器4的输出端与处理单元8电连接；所述的光源1为半导体激光器或led，光源1与所述的光反射面14之间有第一光学透镜2，通过第一光学透镜2将半导体激光器或led的输出光聚集在光反射面14上。第一光学透镜2和光反射面14之间有透光反光镜6，所述的光电转换器4或为光电二极管或为光电三极管，光电转换器4与所述的透光反光镜6之间有第二光学透镜5，通过第二光学透镜5将光反射面的反射光聚集在光电转换器4。所述的光源1、光电转换器4和处理单元8固定在壳体11内，壳体11与光反射面形成光学密封。

其中所述的半导体激光器1其输出波长是可见光或红外光；所述的第一光学透镜2经整形与准直输出，所述的第一光学透镜2和第二光学透镜5可以是单片透镜或多片透镜的组合方式。

在光反射面14上有距离调节圈12，距离调节圈12其形状既可以是立方体，也可以是圆柱体，材料为硬铝合金或不锈钢等金属；所述的距离调节圈12其调节方式可以是套筒式或丝扣旋转式调节；所述的距离调节圈12的距离调节范围为30mm至70mm。

所述第一光学透镜2或/和第二光学透镜5的光轴上有透光反光镜6，实现第一光学透镜2和第二光学透镜5在光反射面14上处于同一焦平面上。

所述的光电转换器4或为光电二极管或为光电三极管。

实施例3

如图1、图4、图6所示，一种地下管道泄漏激光探测装置，其特征是：至少包括：光源1、探针13、光电转换器4和处理单元8，所述的探针13包括一个光反射面14和一个振动传感头15；光反射面和一个振动传感头构成垂直结构，光源1输出光通过光源控制器3控制，光源1输出光经光反射面14与光电转换器4的接收面光连接3、光源控制器；光电转换器4的输出端与处理单元8电连接；所述的光源1为半导体激光器或led，光源1与所述的光反射面14之间有第一光学透镜2，通过第一光学透镜2将半导体激光器或led的输出光聚集在光反射面14上。第一光学透镜2和光反射面14之间有透光反光镜6。所述的光电转换器4或为光电二极管或为光电三极管，光电转换器4与所述的光反射面之间有第二光学透镜5，通过第二光学透镜5将光反射面的反射光聚集在光电转换器4。所述的光源1、光电转换器4和处理单元8固定在壳体11内，壳体11与光反射面形成光学密封。

其中所述的半导体激光器1其输出波长是可见光或红外光；所述的第一光学透镜2经整形与准直输出，可以是单片透镜或多片透镜的组合方式；所述的第一光学透镜2和第二光学透镜5可以是单片透镜或多片透镜的组合方式。

在光反射面14上有距离调节圈12，距离调节圈12其形状既可以是立方体，也可以是圆柱体，材料为硬铝合金或不锈钢等金属；所述的距离调节圈12其调节方式可以是套筒式或丝扣旋转式调节；所述的距离调节圈12的距离调节范围为30mm至70mm。

所述的第一光学透镜2或/和第二光学透镜5的光轴上有透光反光镜6和反光镜7，通过透光反光镜6和反光镜7实现第一光学透镜2和第二光学透镜5在光反射面14上处于同一焦平面上。

所述的光电转换器4或为光电二极管或为光电三极管。

实施例4

如图1、图5、图6所示，一种地下管道泄漏激光探测装置，其特征是：至少包括：光源1、探针13、光电转换器4和处理单元8，所述的探针13包括一个光反射面14和一个振动传感头15；光反射面和一个振动传感头构成垂直结构，光源1输出光通过光源控制器3控制，光源1输出光经光反射面14与光电转换器4的接收面光连接3、光源控制器；光电转换器4的输出端与处理单元8电连接；所述的光源1为半导体激光器或led，光源1与所述的光反射面14之间有第一光学透镜2，通过第一光学透镜2将半导体激光器或led的输出光聚集在光反射面14上。所述的光电转换器4或为光电二极管或为光电三极管，光电转换器4与所述的光反射面之间有第二光学透镜5，通过第二光学透镜5将光反射面的反射光聚集在光电转换器4。所述的光源1、光电转换器4和处理单元8固定在壳体11内，壳体11与光反射面形成光学密封。

其中所述的半导体激光器1其输出波长是可见光或红外光；所述的第一光学透镜2经整形与准直输出，可以是单片透镜或多片透镜的组合方式；所述的第一光学透镜2和第二光学透镜5可以是单片透镜或多片透镜的组合方式。

在光反射面14上有距离调节圈12，距离调节圈12其形状既可以是立方体，也可以是圆柱体，材料为硬铝合金或不锈钢等金属；所述的距离调节圈12其调节方式可以是套筒式或丝扣旋转式调节；所述的距离调节圈12的距离调节范围为30mm至70mm。

所述的第一光学透镜2和第二光学透镜5与光反射面之间有导光光纤或所述的第一光学透镜2和第二光学透镜5与光反射面之间有自聚焦透镜。

处理单元8电连接通信模块9；通信模块9是音频输出或射频信号或wifi单元；所述的音频输出可以是扬声器或耳机，也可以是经过a/d转换后的数字信息。

所述的具有外界光线屏蔽功能的壳体11经过发黑处理，避免壳体内部散射光的多次反射而影响探测效果，其形状既可以是立方体，也可以是圆柱体，材料为硬铝合金或不锈钢等金属。

如图7所示，使用时可以采用直接探测法或共轴探测法。直接探测法是将探测装置放置在探针13上端的平台或水泥路面上，探测器的光源1是半导体激光器，半导体激光器发射激光束，经第一光学透镜2准直与整形后，照射到探针13上端的平台或水泥路面，探针上端的平台或水泥路面对激光束形成散射，被散射的部分激光进入第二光学透镜5聚焦并汇聚到光电转换器件4的接收面。

由于地下管道泄漏的声波引起大地土壤发生机械振动，继而引起插入地下土壤中的探针13发生振动或水泥路面发生振动，探针13的振动会使照射到探针13上端的平台或水泥路面上的激光束的散射光发生微小的改变，此改变量经第二光学透镜5聚焦并汇聚到光电转换器件4的接收面，再经信号放大与处理单元8处理后经音频输出还原地下管道泄漏的声波，继而对泄漏点进行准确定位。在实际探测过程中，可根据水泥路面或探针13等因素，适当调节距离调整接圈12，达到最佳的探测效果。

为了提高探测的灵敏度和准确性，在直接探测的基础上，采用发射光束与反射光（散射光）束共轴探测法。共轴探测法可以更有效地接收由探针13或地面反射和散射的携带有地下管道泄漏声波而引起的探针13振动而变化的光信号。

在实际探测过程中，可根据水泥路面或探针13等因素，适当调节距离调整接圈12，达到最佳的探测效果。

本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。