專利名稱：一種管長測量儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種管長測量儀器，特別是一種基于聲共振原理的管道長度測量儀，屬于管長測量儀器的改造技術(shù)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有很多大長度管道，或是埋于地下，或是處于復(fù)雜的管網(wǎng)系統(tǒng)中，其長度測量是幾何測量中的一個難題，采用傳統(tǒng)的手工丈量法或其它管外測量法，其可操作性差，勞動強度高，受環(huán)境影響大，導(dǎo)致測量準(zhǔn)確度低，工作效率差。目前，有研究采用脈沖聲波測量管道長度，它們或者是同時利用管的兩端，一端發(fā)射信號，另一端接收信號，通過測量聲波經(jīng)歷 管道的時間求得管道的長度；或者是只利用管的同一端布置聲源和聲接收器，聲波經(jīng)過管道后再由另一端反射回來，通過測量聲波在管道內(nèi)的往返時間求得管道長度。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種管長測量儀器。本實用新型不僅節(jié)省空間、成本低、使用安全、操作方便，使用壽命長。本實用新型的技術(shù)方案是本實用新型的管長測量儀器，包括有工作控制器、紅外線傳感器、聲源信號發(fā)送裝置、揚聲器、傳聲器、信號放大電路、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、信號處理電路、顯示裝置，其中帶有傳聲器的揚聲器安裝在管道的一端，揚聲器的振動面和管道的管口平面耦合，控制紅外線傳感器開始工作的工作控制器與紅外線傳感器連接，聲源信號發(fā)送裝置裝設(shè)在揚聲器的旁側(cè)、且位于管道的管口外側(cè)，驅(qū)動揚聲器以聲源信號發(fā)送裝置提供的聲源信號發(fā)射聲波的紅外線傳感器與揚聲器連接，傳聲器接收由正方向傳播的聲波及經(jīng)管道傳播并由另一端反射回來的反方向傳播聲波經(jīng)疊加后的合成聲波，并將合成聲波輸送至信號放大電路的信號輸入端，信號放大電路的信號輸出端與A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器的信號輸入端連接，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器的信號輸出端與信號處理電路的信號輸入端連接，信號處理電路的信號輸出端與顯示裝置連接。上述聲源信號發(fā)送裝置的聲源信號采用掃描正弦波信號。上述顯示裝置為液晶顯示器。上述掃描正弦波發(fā)送裝置為裝載有從300赫茲到600赫茲頻率、間隔為I赫茲的掃描正弦波信號的U盤。上述工作控制器為遙控器。上述信號放大電路、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、信號處理電路集成在單片機上。上述顯示裝置也集成在單片機上。本實用新型采用基于在管道內(nèi)形成空氣駐波，通過測量駐波發(fā)生時的共振頻率，利用管長與相鄰共振頻率之差的定量關(guān)系，從而測量出管長的管道長度。本實用新型不僅可以對直管管長測量，還能對彎管管長實施測量。本實用新型集成度高，便于攜帶，操作簡單，管道長度可直接顯示。本實用新型是一種設(shè)計巧妙，性能優(yōu)良，方便實用的管長測量儀器。本實用新型適合野外測量，適合在石油管道等復(fù)雜管網(wǎng)的測量，尤其是對深埋地下管道的測量有獨特優(yōu)勢。

圖I為本實用新型的原理圖。
具體實施方式
實施例本實用新型的原理圖如圖I所示，本實用新型的管長測量儀器，包括有工作控制器I、紅外線傳感器2、聲源信號發(fā)送裝置3、揚聲器4、傳聲器5、信號放大電路6、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器7、信號處理電路8、顯示裝置9，其中帶有傳聲器5的揚聲器4安裝在管道10的一端，揚聲器4的振動面和管道10的管口平面耦合，控制紅外線傳感器2開始工作的工作控制器I與紅外線傳感器2連接，聲源信號發(fā)送裝置3裝設(shè)在揚聲器4的旁側(cè)、且位于管道10的管口外側(cè)，驅(qū)動揚聲器4以聲源信號發(fā)送裝置3提供的聲源信號發(fā)射聲波的紅外線傳感器2與揚聲器4連接，傳聲器5接收由正方向傳播的聲波及經(jīng)管道10傳播并由另一端反射回來的反方向傳播聲波經(jīng)疊加后的合成聲波，并將合成聲波輸送至信號放大電路6的信號輸入端，信號放大電路6的信號輸出端與A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器7的信號輸入端連接，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器7的信號輸出端與信號處理電路8的信號輸入端連接，信號處理電路8的信號輸出端與顯示裝置9連接。本實施例中，上述聲源信號發(fā)送裝置3的聲源信號采用掃描正弦波信號。本實施例中，上述顯示裝置9為液晶顯示器。本實施例中，上述掃描正弦波發(fā)送裝置3為裝載有從300赫茲到600赫茲頻率、間隔為I赫茲的掃描正弦波信號的U盤。本實施例中，上述工作控制器I為遙控器。本實施例中，上述信號放大電路6、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器7、信號處理電路8集成在單片機上。本實施例中，上述顯示裝置9也集成在單片機上。本實用新型的測量原理是根據(jù)原有的管道內(nèi)駐波發(fā)生時共振頻率與管長的關(guān)系式，進一步推導(dǎo)出了管道長度與相鄰共振頻率差之間的關(guān)系，并利用這一關(guān)系用作本實用新型的基于聲共振原理管長測量儀器的開發(fā)。
I 二丄-Al
2Δ/式中Ai (邊緣大時)；或P ^ (邊緣小時)，a為管口直徑，管長為7，c為
3πAl = 0.6α
聲波在空氣中傳播速度，4/即為相鄰共振頻率差值。本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)管道長度的單端測量，由遙控器啟動紅外線傳感器，管長測量工作即可開始，每根管件的測量時間需大約2分鐘。、[0025]本實用新型的工作原理如下預(yù)先把300赫茲到600赫茲頻率間隔為I赫茲的掃描正弦波信號以wav文件格式裝入U盤,傳聲器5安裝在揚聲器4的振動平面,把揚聲器4放在管道10—端，并和管口平面耦合，系統(tǒng)通電后，用遙控器啟動測量工作，然后揚聲器4開始以每一赫茲正弦波聲信號用時進行頻率掃描發(fā)聲，與此同時，傳聲器5在管口撿拾正反方向傳播的聲波的合成聲波，經(jīng)過單片機的放大、采樣、量化后再進行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理中，對每一赫茲的量化聲信號求平均，比較每一赫茲量化聲信號的平均值的變化，每當(dāng)平 均值出現(xiàn)峰值時，此時平均值對應(yīng)的信號頻率即為管道內(nèi)形成駐波的共振頻率。然后利用自行推導(dǎo)的管長與相鄰共振頻率之差的定量關(guān)系，求出幾個管長值，再對其求平均即得到本測量儀器的測量結(jié)果，然后將結(jié)果提供液晶顯示器顯示出來。
權(quán)利要求1.一種管長測量儀器，其特征在于包括有工作控制器(I)、紅外線傳感器(2)、聲源信號發(fā)送裝置(3)、揚聲器(4)、傳聲器(5)、信號放大電路(6)、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器(7)、信號處理電路(8)、顯示裝置(9)，其中帶有傳聲器(5)的揚聲器(4)安裝在管道(10)的一端，揚聲器(4)的振動面和管道(10)的管ロ平面耦合，控制紅外線傳感器(2)開始工作的工作控制器(I)與紅外線傳感器(2)連接，聲源信號發(fā)送裝置(3)裝設(shè)在揚聲器(4)的旁側(cè)、且位于管道(10)的管口外側(cè)，驅(qū)動揚聲器(4)以聲源信號發(fā)送裝置(3)提供的聲源信號發(fā)射聲波的紅外線傳感器(2)與揚聲器(4)連接，傳聲器(5)接收由正方向傳播的聲波及經(jīng)管道(10)傳播并由另一端反射回來的反方向傳播聲波經(jīng)疊加后的合成聲波，并將合成聲波輸送至信號放大電路(6)的信號輸入端，信號放大電路(6)的信號輸出端與A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器(7)的信號輸入端連接，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器(7)的信號輸出端與信號處理電路(8)的信號輸入端連接，信號處理電路(8)的信號輸出端與顯示裝置(9)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管長測量儀器，其特征在于上述聲源信號發(fā)送裝置(3)的聲源信號采用掃描正弦波信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管長測量儀器，其特征在于上述顯示裝置(9)為液晶顯示器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管長測量儀器，其特征在于上述掃描正弦波發(fā)送裝置(3)為裝載有從300赫茲到600赫茲頻率、間隔為I赫茲的掃描正弦波信號的U盤。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的管長測量儀器，其特征在于上述工作控制器(I)為遙控器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一項所述的管長測量儀器，其特征在于上述信號放大電路(6 )、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器(7 )、信號處理電路(8 )集成在單片機上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的管長測量儀器，其特征在于上述顯示裝置(9)也集成在單片機上。
專利摘要本實用新型是一種管長測量儀器。包括有工作控制器、紅外線傳感器、聲源信號發(fā)送裝置、揚聲器、傳聲器、信號放大電路、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器、信號處理電路、顯示裝置,帶有傳聲器的揚聲器安裝在管道的一端，揚聲器的振動面和管道的管口平面耦合，工作控制器與紅外線傳感器連接，聲源信號發(fā)送裝置裝設(shè)在揚聲器的旁側(cè)、且位于管道的管口外側(cè)，紅外線傳感器與揚聲器連接，傳聲器接收合成聲波，并將合成聲波輸送至信號放大電路的信號輸入端，信號放大電路的信號輸出端與A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器的信號輸入端連接，A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器的信號輸出端通過信號處理電路與顯示裝置連接。本實用新型可以對直管及彎管管長實施測量，集成度高，便于攜帶，操作簡單，管道長度可直接顯示。
文檔編號G01B17/00GK202420448SQ20112054627
公開日2012年9月5日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者周述蒼, 林秋泳, 紀(jì)廣和, 郭天葵, 鐘會林, 陳少蕊, 陳森, 高棱 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)