一种地下管道深度测量装置及方法制造方法及图纸

本公开实施例是关于一种地下管道深度测量装置及方法。该测量方法包括：将声波发生单元和地下管道相连通，显控单元控制声波发生单元向该地下管道内的气体发出声波信号；将声波接收单元置于地面上的预设位置，接收该地下管道内气体传输至预设距离后的声波信号；声波接收单元对接收到的声波信号利用自相关滤波法滤除声噪后得到相位信息，然后显控单元接收该相位信息并利用相位差法进行数据处理得到管道深度。本实施例的装置及方法，通过声波发生单元向地下管道发出声波信号，声波接收单元接收经管道传输后的声波信号，利用自相关滤波法得到声波相位信息，显控单元利用相位差法计算出声波的相位差，并得到地下管道的深度，测量结果准确，操作简单。

A device and method for measuring the depth of underground pipeline

【技术实现步骤摘要】
一种地下管道深度测量装置及方法
本公开实施例涉及地下管线探测
，尤其涉及一种地下管道深度测量装置及方法。
技术介绍
地下管道，如天然气管道的非开挖探测一直是城市建设和管网管理中的一大难题，近些年来，业内不少厂商开展了天然气管道探测定位技术研发，目前应用较为广泛的是听音法定位仪。听音法定位仪的基本工作原理是：将声波信号注入充满压力燃气的地下管道内，通过地面的拾音器就可以监听到地下管道声波传输的声音，通过声音强度的大小确定管道对应的地表面的水平位置。然而，由于声波在地下传输时，声波的声音强度与传播距离没有绝对的比例关系，因此，听音法不能测量地下管道的深度。虽然听音法定位仪具有设备价格低、便携性好、操作简单等优点，但仍然存在着探测距离近、抗干扰能力差、定位误差受限于操作手的听力与经验等缺陷，尤其是听音法定位仪不具备管道测深能力，使得管道定位缺失一维信息，无法实现完整定位的目标，为客户使用带来极大的不便。因此，有必要改善上述相关技术方案中存在的一个或者多个问题。需要注意的是，本部分旨在为权利要求书中陈述的本公开的实施方式提供背景或上下文。此处的描述不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
技术实现思路
本公开实施例的目的在于提供一种地下管道深度测量装置及方法，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。根据本公开实施例的第一方面，提供一种地下管道深度测量装置，包括：声波发生单元：与地下管道相连通，向该地下管道内的气体发出声波信号；至少两个声波接收单元：位于地面上，用于接收该地下管道内经气体传输至预设距离后的声波信号，并利用自相关滤波法进行数据处理得到该声波信号的相位；显控单元：与所述声波发生单元连接，用于控制所述声波发生单元发出的声波信号，该声波信号的表征参数包括频率、相位和强度；与所述声波接收单元连接，接收该声波接收单元输出的相位数据，利用相位差法得到相位差，并得出管道深度。本公开的一实施例中，所述声波发生单元包括：发射控制模块：通过通讯模块与所述显控单元连接，接收显控单元的命令；信号发生模块：与所述发射控制模块连接，在发射控制模块的控制下产生表征该声波信号的数字时间序列；信号驱动模块：与发射控制模块和信号发生模块分别连接，信号驱动模块接收信号发生模块发出的数字时间序列将其转换为模拟信号，并进行放大；气体振动器：与信号驱动模块连接，接收经信号驱动模块放大后的模拟信号并输出为声波信号。本公开的一实施例中，所述声波接收单元包括：拾音器：用于接收地下管道内气体传输至预设距离后的声波信号并输出为电信号；模拟滤波模块：与所述拾音器连接，用于接收拾音器输出的电信号，并对该电信号进行放大滤波处理后得到模拟信号；模数转换器：与所述模拟滤波模块连接，接收模拟滤波模块输出的模拟信号，并将该模拟信号转换为数字信号；数字处理模块：通过无线通讯模块与所述显控单元连接，接收所述显控单元的命令；与所述模数转换器和模拟滤波模块分别连接，控制所述模拟滤波模块的放大倍数，接收所述模数转换器输出的数字信号并利用自相关滤波法进行数据处理得到该声波信号的相位，并将相位数据发送至所述显控单元。根据本公开实施例的第二方面，提供一种地下管道深度测量方法，适用于上述实施例中任一所述的地下管道深度测量装置，包括：将声波发生单元和地下管道相连通，显控单元控制声波发生单元向该地下管道内的气体发出声波信号；将声波接收单元置于地面上的预设位置，接收该地下管道内经气体传输至预设距离后的声波信号；声波接收单元对接收到的声波信号利用自相关滤波法滤除声噪后得到声波信号在特定时刻的相位信息，然后显控单元接收该相位信息并利用相位差法进行数据处理得到管道深度。本公开的一实施例中，所述预设位置至少包括A、B两点，A点和B点上均设有声波接收单元，A点位于所述地下管道顶点对应的地面上，B点位于过A点的管道横切线上，A点和B点的距离小于等于声波波长。本公开的一实施例中，A点位于所述地下管道的水平走向上，所述管道的水平走向通过比幅法确定。本公开的一实施例中，A点位于所述地下管道的水平走向上，所述管道的水平走向通过自相关滤波法和相位差法精准确定。本公开的一实施例中，所述自相关滤波法中的积分周期数根据声波信号的信号质量调整：在同一位置，对已知频率的声波信号，等间隔时间采样，计算其相位和相位差，如果得到的多个相位差相同且与采样周期对应，则认为信号质量良好；反之如果多个相位差离散，则认为信号质量较差，则继续增加积分周期数以改善信号质量。本公开的一实施例中，各个声波接收单元的采样时钟均相同。本公开的一实施例中，通过调整所述声波发生单元的输出功率和所述声波接收单元对所述声波信号的放大倍数对测量装置的增益进行调整，使测量装置的增益处于预设范围内。本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：本公开的实施例中，通过上述装置及方法，通过声波发生单元向地下管道发出声波信号，声波接收单元接收经管道传输后的声波信号，利用自相关滤波法得到声波相位信息，显控单元利用相位差法计算出声波的相位差，并得到地下管道的深度，测量结果准确，操作简单。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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示出本公开示例性实施例中地下管道深度测量装置的连接关系示意图；图2示出本公开示例性实施例中地下管道深度测量装置和地下管道之间的位置关系示意图；图3示出本公开示例性实施例中声波发生单元的连接关系示意图；图4示出本公开示例性实施例中声波接收单元的连接关系示意图；图5示出本公开示例性实施例中地下管道深度测量方法的流程图；图6示出本公开示例性实施例中声波接收单元的位置布置图；图7示出本公开示例性实施例中声波接收单元的位置布置图；图8示出本公开示例性实施例中确定声波接收单元位置的示意图；图9示出本公开示例性实施例中“相位差”法深度测量时采样时钟的处理方式示意图；图10示出本公开示例性实施例中增益调整策略图；图11示出本公开示例性实施例中使用数字化自相关滤波法求取声波信号相位、幅度的计算装置结构图。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。此外，附图仅为本公开实施例的示意性图解，并非一定是按比例绘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地下管道深度测量装置，其特征在于，包括：/n声波发生单元：与地下管道相连通，向该地下管道内的气体发出声波信号；/n至少两个声波接收单元：位于地面上，用于接收该地下管道内经气体传输至预设距离后的声波信号，并利用自相关滤波法进行数据处理得到该声波信号的相位；/n显控单元：与所述声波发生单元连接，用于控制所述声波发生单元发出的声波信号，该声波信号的表征参数包括频率、相位和强度；与所述声波接收单元连接，接收该声波接收单元输出的相位数据，利用相位差法得到相位差，并得出管道深度。/n

【技术特征摘要】
1.一种地下管道深度测量装置，其特征在于，包括：
声波发生单元：与地下管道相连通，向该地下管道内的气体发出声波信号；
至少两个声波接收单元：位于地面上，用于接收该地下管道内经气体传输至预设距离后的声波信号，并利用自相关滤波法进行数据处理得到该声波信号的相位；
显控单元：与所述声波发生单元连接，用于控制所述声波发生单元发出的声波信号，该声波信号的表征参数包括频率、相位和强度；与所述声波接收单元连接，接收该声波接收单元输出的相位数据，利用相位差法得到相位差，并得出管道深度。


2.根据权利要求1所述地下管道深度测量装置，其特征在于，所述声波发生单元包括：
发射控制模块：通过通讯模块与所述显控单元连接，接收显控单元的命令；
信号发生模块：与所述发射控制模块连接，在发射控制模块的控制下产生表征该声波信号的数字时间序列；
信号驱动模块：与发射控制模块和信号发生模块分别连接，信号驱动模块接收信号发生模块发出的数字时间序列并转换为模拟信号，并进行放大；
气体振动器：与信号驱动模块连接，接收经信号驱动模块放大后的模拟信号并输出为声波信号。


3.根据权利要求1或2所述地下管道深度测量装置，其特征在于，所述声波接收单元包括：
拾音器：用于接收地下管道内气体传输至预设距离后的声波信号并输出为电信号；
模拟滤波模块：与所述拾音器连接，用于接收拾音器输出的电信号，并对该电信号进行放大和滤波；
模数转换器：与所述模拟滤波模块连接，接收模拟滤波模块输出的模拟信号，并将该模拟信号转换为数字信号；
数字处理模块：通过无线通讯模块与所述显控单元连接，接收所述显控单元的命令；与所述模数转换器和模拟滤波模块分别连接，控制所述模拟滤波模块的放大倍数，接收所述模数转换器输出的数字信号并利用自相关滤波法进行数据处理得到该声波信号的相位，并将相位数据发送至所述显控单元。


4.一种地...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈矛，刘小民，陆尧，王朝阳，高建立，
申请(专利权)人：西安探管者探测技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61