专利名称：一种管长测量仪器的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种管长测量仪器，特别是一种基于声共振原理的管道长度测量仪，属于管长测量仪器的改造技术。
背景技术：
现有很多大长度管道，或是埋于地下，或是处于复杂的管网系统中，其长度测量是几何测量中的一个难题，采用传统的手工丈量法或其它管外测量法，其可操作性差，劳动强度高，受环境影响大，导致测量准确度低，工作效率差。目前，有研究采用脉冲声波测量管道长度，它们或者是同时利用管的两端，一端发射信号，另一端接收信号，通过测量声波经历 管道的时间求得管道的长度；或者是只利用管的同一端布置声源和声接收器，声波经过管道后再由另一端反射回来，通过测量声波在管道内的往返时间求得管道长度。
发明内容本实用新型的目的在于考虑上述问题而提供一种管长测量仪器。本实用新型不仅节省空间、成本低、使用安全、操作方便，使用寿命长。本实用新型的技术方案是本实用新型的管长测量仪器，包括有工作控制器、红外线传感器、声源信号发送装置、扬声器、传声器、信号放大电路、A/D模数转换器、信号处理电路、显示装置，其中带有传声器的扬声器安装在管道的一端，扬声器的振动面和管道的管口平面耦合，控制红外线传感器开始工作的工作控制器与红外线传感器连接，声源信号发送装置装设在扬声器的旁侧、且位于管道的管口外侧，驱动扬声器以声源信号发送装置提供的声源信号发射声波的红外线传感器与扬声器连接，传声器接收由正方向传播的声波及经管道传播并由另一端反射回来的反方向传播声波经叠加后的合成声波，并将合成声波输送至信号放大电路的信号输入端，信号放大电路的信号输出端与A/D模数转换器的信号输入端连接，A/D模数转换器的信号输出端与信号处理电路的信号输入端连接，信号处理电路的信号输出端与显示装置连接。上述声源信号发送装置的声源信号采用扫描正弦波信号。上述显示装置为液晶显示器。上述扫描正弦波发送装置为装载有从300赫兹到600赫兹频率、间隔为I赫兹的扫描正弦波信号的U盘。上述工作控制器为遥控器。上述信号放大电路、A/D模数转换器、信号处理电路集成在单片机上。上述显示装置也集成在单片机上。本实用新型采用基于在管道内形成空气驻波，通过测量驻波发生时的共振频率，利用管长与相邻共振频率之差的定量关系，从而测量出管长的管道长度。本实用新型不仅可以对直管管长测量，还能对弯管管长实施测量。本实用新型集成度高，便于携带，操作简单，管道长度可直接显示。本实用新型是一种设计巧妙，性能优良，方便实用的管长测量仪器。本实用新型适合野外测量，适合在石油管道等复杂管网的测量，尤其是对深埋地下管道的测量有独特优势。
图I为本实用新型的原理图。
具体实施方式
实施例本实用新型的原理图如图I所示，本实用新型的管长测量仪器，包括有工作控制器I、红外线传感器2、声源信号发送装置3、扬声器4、传声器5、信号放大电路6、A/D模数转换器7、信号处理电路8、显示装置9，其中带有传声器5的扬声器4安装在管道10的一端，扬声器4的振动面和管道10的管口平面耦合，控制红外线传感器2开始工作的工作控制器I与红外线传感器2连接，声源信号发送装置3装设在扬声器4的旁侧、且位于管道10的管口外侧，驱动扬声器4以声源信号发送装置3提供的声源信号发射声波的红外线传感器2与扬声器4连接，传声器5接收由正方向传播的声波及经管道10传播并由另一端反射回来的反方向传播声波经叠加后的合成声波，并将合成声波输送至信号放大电路6的信号输入端，信号放大电路6的信号输出端与A/D模数转换器7的信号输入端连接，A/D模数转换器7的信号输出端与信号处理电路8的信号输入端连接，信号处理电路8的信号输出端与显示装置9连接。本实施例中，上述声源信号发送装置3的声源信号采用扫描正弦波信号。本实施例中，上述显示装置9为液晶显示器。本实施例中，上述扫描正弦波发送装置3为装载有从300赫兹到600赫兹频率、间隔为I赫兹的扫描正弦波信号的U盘。本实施例中，上述工作控制器I为遥控器。本实施例中，上述信号放大电路6、A/D模数转换器7、信号处理电路8集成在单片机上。本实施例中，上述显示装置9也集成在单片机上。本实用新型的测量原理是根据原有的管道内驻波发生时共振频率与管长的关系式，进一步推导出了管道长度与相邻共振频率差之间的关系，并利用这一关系用作本实用新型的基于声共振原理管长测量仪器的开发。
I 二丄-Al
2Δ/式中Ai (边缘大时)；或P ^ (边缘小时)，a为管口直径，管长为7，c为
3πAl = 0.6α
声波在空气中传播速度，4/即为相邻共振频率差值。本实用新型能够实现管道长度的单端测量，由遥控器启动红外线传感器，管长测量工作即可开始，每根管件的测量时间需大约2分钟。、[0025]本实用新型的工作原理如下预先把300赫兹到600赫兹频率间隔为I赫兹的扫描正弦波信号以wav文件格式装入U盘,传声器5安装在扬声器4的振动平面,把扬声器4放在管道10—端，并和管口平面耦合，系统通电后，用遥控器启动测量工作，然后扬声器4开始以每一赫兹正弦波声信号用时进行频率扫描发声，与此同时，传声器5在管口捡拾正反方向传播的声波的合成声波，经过单片机的放大、采样、量化后再进行数据处理，数据处理中，对每一赫兹的量化声信号求平均，比较每一赫兹量化声信号的平均值的变化，每当平 均值出现峰值时，此时平均值对应的信号频率即为管道内形成驻波的共振频率。然后利用自行推导的管长与相邻共振频率之差的定量关系，求出几个管长值，再对其求平均即得到本测量仪器的测量结果，然后将结果提供液晶显示器显示出来。
权利要求1.一种管长测量仪器，其特征在于包括有工作控制器(I)、红外线传感器(2)、声源信号发送装置(3)、扬声器(4)、传声器(5)、信号放大电路(6)、A/D模数转换器(7)、信号处理电路(8)、显示装置(9)，其中带有传声器(5)的扬声器(4)安装在管道(10)的一端，扬声器(4)的振动面和管道(10)的管ロ平面耦合，控制红外线传感器(2)开始工作的工作控制器(I)与红外线传感器(2)连接，声源信号发送装置(3)装设在扬声器(4)的旁侧、且位于管道(10)的管口外侧，驱动扬声器(4)以声源信号发送装置(3)提供的声源信号发射声波的红外线传感器(2)与扬声器(4)连接，传声器(5)接收由正方向传播的声波及经管道(10)传播并由另一端反射回来的反方向传播声波经叠加后的合成声波，并将合成声波输送至信号放大电路(6)的信号输入端，信号放大电路(6)的信号输出端与A/D模数转换器(7)的信号输入端连接，A/D模数转换器(7)的信号输出端与信号处理电路(8)的信号输入端连接，信号处理电路(8)的信号输出端与显示装置(9)连接。
2.根据权利要求I所述的管长测量仪器，其特征在于上述声源信号发送装置(3)的声源信号采用扫描正弦波信号。
3.根据权利要求I所述的管长测量仪器，其特征在于上述显示装置(9)为液晶显示器。
4.根据权利要求I所述的管长测量仪器，其特征在于上述扫描正弦波发送装置(3)为装载有从300赫兹到600赫兹频率、间隔为I赫兹的扫描正弦波信号的U盘。
5.根据权利要求I所述的管长测量仪器，其特征在于上述工作控制器(I)为遥控器。
6.根据权利要求I至5任一项所述的管长测量仪器，其特征在于上述信号放大电路(6 )、A/D模数转换器(7 )、信号处理电路(8 )集成在单片机上。
7.根据权利要求6所述的管长测量仪器，其特征在于上述显示装置(9)也集成在单片机上。
专利摘要本实用新型是一种管长测量仪器。包括有工作控制器、红外线传感器、声源信号发送装置、扬声器、传声器、信号放大电路、A/D模数转换器、信号处理电路、显示装置,带有传声器的扬声器安装在管道的一端，扬声器的振动面和管道的管口平面耦合，工作控制器与红外线传感器连接，声源信号发送装置装设在扬声器的旁侧、且位于管道的管口外侧，红外线传感器与扬声器连接，传声器接收合成声波，并将合成声波输送至信号放大电路的信号输入端，信号放大电路的信号输出端与A/D模数转换器的信号输入端连接，A/D模数转换器的信号输出端通过信号处理电路与显示装置连接。本实用新型可以对直管及弯管管长实施测量，集成度高，便于携带，操作简单，管道长度可直接显示。
文档编号G01B17/00GK202420448SQ20112054627
公开日2012年9月5日 申请日期2011年12月23日 优先权日2011年12月23日
发明者周述苍, 林秋泳, 纪广和, 郭天葵, 钟会林, 陈少蕊, 陈森, 高棱 申请人:广东工业大学