[发明专利]一种地下管道深度测量装置及方法

权利要求书

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。

4.一种地下管道深度测量方法，适用于权利要求1-3任一所述的地下管道深度测量装置，其特征在于，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。

5.根据权利要求4所述地下管道深度测量方法，其特征在于，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。

6.根据权利要求5所述地下管道深度测量方法，其特征在于，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。

7.根据权利要求5所述地下管道深度测量方法，其特征在于，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确定。

8.根据权利要求4-7任一所述地下管道深度测量方法，其特征在于，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。

9.根据权利要求4所述地下管道深度测量方法，其特征在于，各个声波接收单元的采样时钟均相同。

10.根据权利要求4所述地下管道深度测量方法，其特征在于，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。